Способ измерения удельного сопротивления порошкообразных материалов с парамагнитной примесью
Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов. Повьппается точность и расширяется диапазон измеряемых удельных сопротивлений. Исследуемый материал помещают в СВЧ-резонатор, охлаждают до т-ры 1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагн. колебания. Затем снимают зависимость поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магн. поля вблизи резонансных значений . По ф-ле определяют концентрацию электроактивной примеси Nd в исследуемом материале Nd (m , /m (А„5р/А ) ).( /Т,).(К,,/К„5р )« Nj, где эт площади под , зависимостью поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного поля исследуемого материала и эталона; Jg m - масса; Т - температура; К - коэф. уси ления сигналов. По зависимостям, свя зывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной принеси , определяют искомый параметр.2 ил. 5 (Л с ND СП 4 00 ;о 4i
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 27 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3890750/24-09 (22) ?4.04.85 (46) 30.08.86. Бюл. || - 32 (71) Всесоюзный институт огнеупоров и Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.И.Колынина, В.С.Вайнер, В А.Ильин, В.Ф.Цветков иЮ.М.Таиров (53) 621.317.343.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 779919, кл. G 01 R 27/00.
Авторское свидетельство СССР
У 1083128, кл. С 01 К 27/00, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЪ|Х МАТЕРИАЛОВ С ПАРАМАГНИТНОЙ -ПРИМЕСЬЮ (57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов. Повышается точность и расширяется диапазон измеря„„SU„„1254394 А 1 емых удельных сопротивлений. Исследуемый материал помещают в СВЧ-резонатор, охлаждают до т-ры 1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагн. колебания. Затем снимают зависимость поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного маги. поля вблизи резонансных значений. По ф-ле определяют кондентрацию электроактивной примеси Nd в исследуемом материале Nd = (А /A, )»
«(m /m „«у ) е (TîÐð /T ) ° (K эт /Kîáð зависимостью поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного
Я поля исследуемого материала и эталона; е
m -масса; Т вЂ” температура; К -коэф.уси ц ления сигналов. По зависимостям, свя Я зывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной примеси, определяют искомый параметр.2 ил. Я . т к, T К Ьр а
АоРа m
А, шь
35 где А А — площади под завио8р э ээт симостью поглощения
СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного поля ис40 следуемого материала и эталона;
m,,,,m — массы исследуемого о6 р эх материала и эталона;
Т Т вЂ” температуры иссле45 орла э эл дуемого материала и эталона;
К К вЂ” коэффициенты усиления
oSp э >m сигналов от исследуемого образца и эта- 50 лона;
N — концентрация электd роактивной примеси эталона, определяют концентрацию электроактив- >5 ной примеси И,1 и по зависимостям, . связывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной при1 1? 543
Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов и может быть применено, например, для измерений удельного сопротивления (электропронодности) и контроля качества поликристаллического (порошковога) карбида кремния, других материалон с парамагнитной примесью, а также для изучения их электрафизических свойств.
Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых удельных сопротивлений.
На фиг. 1 приведена зависимость, связывающая удельное сопротивление порошкообразных материалов с пао рамагнитной смесью с концентрацией
Nd электроактивной примеси; на фиг. 2 приведена зависимость концентрации
Ng от концентрации И,1. эп
Способ применения удельного сопротивления заключается в следующем.
Порошкообразный материал с парамагнитной примесью помещают в CB Iрезонатор, охлаждают до температуры
1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагнитные колебания, затем снимают занисимость поглощения
СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений, по формуле
94 2 меси N, определяют искомый параметр.
Задача определения удельного сопротивления 1э сводится к корректному о определению концентрации N электроактивнай примеси н том с..учае, если имеется калибровочная зависимость (Nd) . Калибровочная зависимость i (Nd), приведенная на фиг. I, экспериментальная и получена н широком диапазоне концентраций на серии монокристаллических образцов правильной геометрии с помощью четырехзондового метода и исследования температурной зависимости постоянной Холла.
Было установлена, что при высоких уровнях легиронания (Nd 8 "10 см )
18 в Sic (N > наблюдается аномальное уменьшение числа парамагнитных атомов азота, т.е. нарушается линейная связь между измеренной по резонансу концентрацией Ий,р электроактивной примеси и истинной концентрацией
И 1 электроактивной примеси азота в исследуемом материале.
Как следует из фиг. 2, одному значению концентрации М 1 саот Ð ветствует два резонансных значения концентрации Nd т.е. появляется не однозначность в определении истинной концентрации N азота резонансным методом. Дополнительные исследования позволили устранить эту неоднозначность. Оказалось, что и области
18 концентраций N< >8 10 см резонансная линия сильно уширяется с ростом
18
N>, тогда как при И,1 с8 10 ширина линии мала и меняется слабо (см. кривую 2 на фиг. 2). Таким образом, используя обе экспериментальные зависимости (фиг. 2)„ можно однозначно определить истинную концентрацию N> электроактивного азота в порошках
SiC, а по значению найденной концентрации Nd из кривой (фиг. 1) определить соответствующее ей значение удельного сопротивления р
Как показали проведенные исследования, температура 1,4-4,2 К обеспечивает измерение удельных сопротивлений порошкообразных материалов с парамагнитной примесью н наиболее широком диапазоне.
В качестве эталона концентрации может быть выбран монокристалл
Sic
Холла определена концентрация Nэ а
Тогда Ng определяется соотношением
394
1254 (1) Agp
А, т ТД Кд
zK - л .иЕL . 21т . д
А, m Т, K.. Ь мт Ьр
Использование эталона концентрапии в измерениях существенно повышает их точность.
Использование низких температур позволяет проводить достоверные измерения на порошках Sic (N, обладающих удельным сопротивлением Р>
> 10- Ом см.
Метод пригоден для измерения удельного сопротивления любых порошков, в которых проводимость определяется парамагнитной примесью.
Формула изобретения
Способ измерения удельного сппротивления порошкообразных материалов 20 с парамагнитной примесью путем помещения исследуемого материала в СВЧрезонатор и возбуждения в нем электромагнитных колебаний, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы- 25 шения точности и расширения диапазона измеряемых удельных сопротивлений, предварительно исследуемый материал охлаждают до температуры 1,4-4,2 К и снимают зависимость поглощения СВЧ-30 мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений, затем по формуле где А, А, — площади под зависимостью поглощения
СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений для исследуемого материала и эталона соответственно;
m,,m — массы исследуемого овр эт материала.и эталона;
Т, — температура исследуемого материала и эталона;
K,, К, — коэффициенты усиления сигналов от исследуемого материала и эталона;
N . — концентрация электроd активной примеси в эталоне, ! определяют концентрацию электроактивной примеси N в исследуемом материале и по зависимостям, связывающим удельное сопротивление и концентрацию электроактивной примеси, определяют искомый параметр.
1254394 дирр,.У
Ф 3310182 Ф Л10И см-
Составитель Е. Адамова
Редактор М. Циткина . Техред И.Попович Корректор Л, Пилипенко
Заказ 4714/48 Тираж 728 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
