Способ определения удельной проводимости высокоомных микрообразцов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДЮЮСТИ ВЫСОКОШШХ МИКРООБРАЗЦОВ , заключающийся в воздействии на исследуемый образец злектрического поля, отличающийс я тем, что, с целью упрощения реализации способа, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электрическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца располагалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогибе образца при воздействии поля и после его отключения, а удельную проводимость 1у определяют по формуле С -:р- , где t - диэлектрическая проницаемость } 6о электрическая постоянная; f - время процесса разгибания образца.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИНЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4t58 С 01 R 27/04

-..Ф.: Ъ Ю.яВФВ

Г

1 (ф Я 1 ъ

7

1т "- .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е:я

Т " сгл р щ ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3521373/24-25 (22) 13. 12. 82 (46) 07. 03. 85. Бюл. Ф 9 (72) Л.Б.Зуев, В.Д.Мальцев и В.И.Данилов (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 543 ° 257 (088,8) (56) 1. Иоффе А.Ф. Физика полупроводников. М., АН СССР, 1954, с. 398.

2. Авторское свидетельство СССР

В 212996, кл. G 01 R 27/04, 1968 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОИ ПРОВОДИМОСТИ ВЫСОКООИНЫХ МИКРООБРАЗЦОВ, заключакицийся в воздействии на исследуемый образец электрического поля, о т л и ч а ю щ и й—

„„SU„„1144059 А с я тем, что, с целью упрощения реализации способа, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электрическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца располагалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогиба образца при воздействии поля и после его отключения, а удельную проводимость определяют по формуле о

ФЬ 1 где E — диэлектрическая проницаемость; с0 — электрическая постоянная;

t - время процесса разгибания образца.

1 1144

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения удельной проводимости высокоомных материалов с ионным типом носителей заряда.

Известен способ непосредственного определения удельной проводимости проводников, основанный на измерении тока, протекающего через образец 1 .

1О

Для реализации этого способа необходимо нанесение на поверхность образца металлических электродов, обеспечивающих постоянство переходного сопротивления контакта, использование электрометров с высокой чувствительностью по току и большим входным сопротивлением, что, в свою очередь, требует надежного экранирования измерительной ячейки с образцом.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения объемных удельных сопротивлений диэлектрических материалов на заземленной под25 ложке путем нанесения на образец электростатического заряда и определения времени его стекания 2).

Недостатком известного способа . является необходимость нанесения рабочего .электрода (подложки), что трудновыполнимо ввиду малых размеров образцов.,йеталлизация поверхности может привести к диффузионному проникновению дополнительных носителей заряда в объем образца, что суще-M ственно затрудняет интерпретацию. результатов и предъявляет высокие требования к материалу электродов и технологии их нанесения. Возникает необходимость при подборе материала металлических электродов использовать вещества, слабо растворяющиеся в материале. Существенным недостатком сказывается возможность механического повреждения микрообразца при подсоединении последнего к прибору, так как при этом. появляются электрически заряженные дефекты структ . И наконец контакт микрообразец — металлический электрод может оказаться неомическим, что также снижает надежность результатов.

Цель изобретения — упрощение реализации способа определения удельной проводимости высокоомных микрообраз- Э5 цов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения (2) Теоретические предпосылки предлагаемого способа основаны на совпадении уравнений, описывающих зависимость деформации образца под действием электрического поля от времени

f (1 — exp(t/Т)) (3) высоковольтной поляризаи процесса ции его у = у (1 — exp(tlт)3, (4) а также процессов разгибания кристаллов при отключении поля

f = f, eõp(t/ ) (5) и деполяризации

g = тдехр/-й/Т), (б) у — поверхностная плотность связанных зарядов; у, у — константы, онреl деляемые из экспериментальных данных. где

fo @

059 2 удельной проводимости высокоомных микрообразцов, заключающемуся в воздействии на исследуемый образец электрического поля, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электростатическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца размещалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогиба образца при воздействии поля и после

его отключения, а удельную проводимость 6 определяют по формуле о (1) где Й вЂ” диэлектрическая проницаемость образца (табличная величина);

K — электрическая постоянная

8,85 - 10 " Ô/м, — время процесса разгибания образца.

Эксперименты могут проводиться при разных температурах. Зависимость стрелы прогиба образца от времени

f(t) перестраивается в координатах In f-t и (в случае ее линеаризации) определяется время релаксации процесса по формуле

-."= d(ln f)/dt

Действительно, удлинение поверхностного слоя образца за счет обогащения носителями зарядов

4Е= . (7)

В этом случае стрела прогиба за счет поперечного электропереноса составляет

f = à d"ð. е/2h

Ф (8)

10 т.е. измеряемая величина Е пропсрциональна у(а — параметр решетки; "- степень деформации решетки вблизи носителя заряда", h — толщина образца в направлении вектора В). Зна- 15 чения перечисленных величин не являются необходимыми для расчета

Из пропорциональности f и следует возможность определения характерного времени поляризации Г, а 20 затем по формуле (1) и удельной проводимости.

Проведение испытания в течение времени t ) 1 ч позволяет исключить влияние на деформацию образца 25 быстро протекающих поляризационных процессов с малым характерным временем (например, переориентацию комплексов примесь — вакансия, для которых Ñ 0,25 с).

На фиг. 1 представлена временная зависимость стрелы прогиба нитевидного кристалла NaC1 от времени снятия при температуре 293 К в электростатическом поле; на фиг. 2 — участ- з5 ки АВ и СД в полулогарифмических координатах.

Пример. Определяют удельную проводимость нитевидных кристаллов

NaC1,.âûðàùåííûõ из водного раство- 40 ра хлористого натрия квалификации .. х 5 че

Нитевидный кристалл размерами

20-20-10 мкм приклеивают клеем

НФ-2 к форфоровому держателю и поме- 45 щают в электростатическре .поле плоского конденсатора напряженностью

8 10+ В/м. Испытание проводят при

9 4

Т = 293 К. Снимают зависимость f(t), приведенную на фиг. 1. Отклонение конца нитевидного кристалла от первоначального положения (стрела прогиба) фиксируется при помощи микроскопа МБМ-1 при увеличении 15 с точностью 10 мкм с интервалом 60 с.

После выхода на насыщение участка АВ (фиг.1) электростатическое поле отключают, нитевидный кристалл самопроизвольно изгибают в противоположную сторону (f < О), и затем фиксируют процесс возвращения его в недеформированное состояние (участок CD, фиг. 1). Расчетным участком кривых является отрезок, описывающий

1 ,уменьшение стрелы прогиба (разгибание нитевидного кристалла при отключенном электростатическом поле; участок CD фиг.1).

Участок CD перестраивается в координатах 1п f t, а участок AB — в «оординатах 1n(f-Е,,)-t (фиг.2), где они удовлетворительно линеаризуются.

Наклон этих прямых соответствует . " в формулах (5) и (4) соответственно и определяется методом наименьших квадратов. По представленным данным вычислено значение времени релаксации Г в= 2031 с.

Затем по формуле (1) вычисляют удельную проводимость. Значения

- 13

Ьсв= 2,1-10 Ом согласуется с дан-. ными полученными другими способами.

Реализация предлагаемого способа не требует нанесения на поверхность образца металлических электродов, что дает возможность упростить способ и устранить возможность внесения погрешности измерения за счет диффуsионного проникновения дополнительных носителей заряда в объем образца.

Упрощается и удешевляется измерительная схема вследствие исключения высокочувствительных электрометров и перехода от измерения электрических характеристик к измерению деформации образца.

1144059

Фие. 1

1144059

472

Юц л

20

47иг, 2

Составитель В.Немцев

Техред Л. Коцюбняк

Корректор И Эрдейи

Редактор В.Петраш

Заказ 2024

Oy о

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4