Способ определения подвижности носителей заряда в твердых телах

 

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и материаловедения и может быть использовано для определения подвижности носителей заряда в металлах, вырожденных полупроводниках, структурах металлдиэлектрик-полупроводник , гетеропереходах , бикристаллах и других действующих устройствах электронной техники . Целью изобретения является повьшенне чувствительности и точности . После предварительного опреде-- ления подвижности носителей заряда по магнитосопротивлению при индукции магнитного поля Во производят измерения зависимости амплитуды А. Осцйляции производной магнитосопротивления измеряются в точках максимумов и минимумов при температуре образца Т, устанавливаемой в пределах . he9 2Jr -k-inj. eB/km и при изменении индукции магнитного поля В в пределах (uV В 2lr kTm /|,e, где k - постоянная Больцмана, - постоянная Планка , го - циклотронная масса электрона , е - заряд электрона. Используя измеренную зависимость А от индукции магнитного поля В, вычисляют уточненное значение подвижности носителей заояда ч по фор муле / -1/2}(А пА/л «(1/В) - TtkTm /beV. 3 ил. W со о

ÄÄSUÄÄ128931 7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 Н 01 Ь 21/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 07, 08, 91. Бюл. N 29 (21) 3871685/25 (22) 18.01.85 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) А. Г. Ждав, В. В. Мухин, Н. E. Никитин и В. Ф. Синкевич (53) 621.382(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1000945, кл. G 01 В 31/26, 1980.

Maguer B. J. et all. Magnetotransconductance study of surface

accumulation layers in In As. Surface Sci., 1978, 11Р 73, р. 545-546. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ

НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ (57) Изобретение относится к области полупроводниковой техники и материаловедения и может быть использовано для определения подвижности носителсй заряда в металлах, вырожденных полупроводниках, структурах металлдиэлектрик-полупроводник, гетеропереходах, бикристаллах и других действующих устройствах электронной техники. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности. После предварительного определения подвижности носителей заряда по магнитосопротивлению при индукции магнитного поля В. производят измерения зависимости амплитуды А. Осциляции производной магнитосопротивления измеряются в точках максимумов и минимумов при температуре образца ТP устанавливаемой в пределах

h P.f23 -К m, c T i h еВ/km и прн изменении индукции магнитного поля В в пределах

-1 t Р В 2Ъ >Tm /be> где k — постоянная Больцмана, постоянная Планка, ш — циклотронная масса электро". на, е — заряд электрона. Используя измеренную зависимость А от индукции С, магнитного поля В, вычисляют уточненное значение подвижности носителей ааоала р ло формуле ам(-1/2у1аала/а д (I /Â)) - P kPm /Ме) . l мл.

i00 Ф

1 12893

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и материаловедения и может быть использовано для определения подвижности носителей заряда в металлах, вырожденных полупроводниках, структурах металл— диэлектрик — полупроводник, гетеропереходах, бикристаллах и других действующих устройствах электронной техники. 10

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема измерений, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 — зависимость производной магнитосопротивле ия dB/de МДП-тра зистора ov HHдикции магнитного поля В при фиксированном значении напряжения на затворе V> = 15 В (пунктир-огибающая); на фиг. 3 — зависимость относитель" ной амплитуды A осцилляций произво1 ной магнитосопротивления МДП-транзистора от индукции магнитного поля В в

1 г5 координатах 1п А от В

Схема измерений содержит генератор 1 переменного напряжения, блок 2 питания, источник 3 магнитного поля (соленоид), датчик 4 индукции магнитного поля, источник 5 постоянного то- 3О ка, селективный вольтметр 6, двухкоординатный самописец 7, объект исследования (на фиг. 1 выделен пунктиром), в качестве которого выбран полевой транзистор 8 с изолированным 35 затвором, слоем диэлектрика 9, проводящим слоем 10, токовыми контакта— ми 11 и подложкой 12, Пример, Проиллюстрируем применение способа на примере определения подвижности электронов в инверсном слое кремниевого МДП-трайзистора, изготовленного на подложке (100) иэ р-кремния, легированного бором, с удельным сопротивлением

20 Ом см. Толщина окисла составляет

0,1 мкм, площадь структуры 3.10 см °

Измерение производной магнитосопротивления dR/dV (фиг. 2) при фиксированном напряжении на затворе V>

15 В проводится по модуляционной методике в процессе изменения индукции магнитного поля В от 1 до 3 Тл.

Установленное значение температуры удовлетворяет условию реализации

1 РТш способа — — — -9- < I во всем ин2Л h eB .тервале значений магнитной индукции, Таким образом, значения индукции магнитного поля, приложенного перпендикулярно поверхности Б, при измерении зависимости dB/ЙЧ удовлетворяют

-г ? 11 kTm р В во всем

I Ъе исследуемом интервале. На фиг. 3 определяют изменение величины обратной индукции магнитного поля л(В/В)» исходя из условия линейности зависимости натурального логарифма амплитуды осцилляций магнитосопротивления Еп А от)В/В. Амплитуда осцилляций магнитосопротивления А измеряется в точках максимумов или минимумов производной магнитосопротивления (точках касания огибающей с графиком функции ЙВ/dv . Далее определяют изменение логарифма амплитуды осцилляций магнитосопротивления ь(1п А), соответствующее вели чине а(f./В), и вычисляют подвижность ,ч носителей заряда по формуле условию

1 (1п А) . ЯсТтп, 2У (I В) 1е

Для рассматриваемого примера значения величин, определенные по фиг. 3, равны (1п А)= -2,50, а(6/В)

= 0»147 Тл, Подставляя указанные выше численные значения величин, входящих в расчетную формулу, получают значение подвижности электронов

1,17 м /Вс.. формула изобретения

Способ определения подвижности носителей заряда в твердых телах, включающий приложение к образцу тянущего

17 2

° 91

rsle k = l,36 !О Дж/К и b = 1,05 к х IO Дж — постоянные Больцмана и ч

Планка соответственно е = I 60 х

" »9

»» х 10 Кл — заряд электрона, щ

0,19 m — эффективная циклотронная масса электрона в плоскости (100)

-3!

8i, m„- =9,1 I 10 кг — масса электрона, 1 Тл < В <3 Тл — индукция магнитного поля. Подвижность носителей заряда определенная известным способом по измеренному значению магнитной индукции В, при котором возникают квантовые социлляции магнитосопротивления (фиг. 2), равна

P,"0,8 м /Вс (В, 1,2 Тл).

1289317 электрического и магнитного полей, при постоянной температуре, измерение значения индукЦии магнитного поля

В,, при котором возникают осцилляции производной магнитосопротивления, и 5 определение подвижности носителей заряда р, расчетным путем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, температуру образца устанавливают исходя из условия еВ с та 1ев

7л ы." Km

15 измерение зависимости амплитуды ос.цилляций производной магнитосопротивления производят при изменении индукции магнитного поля В в пределах

"0

В с 2Ъ 1Т, сВ с, Ее

Г .расчетныи путем находят значение под-25

,вижности носителей заряда по формуле — l

1 л(1п А) Л kTm

И п1 В). 1е где р

В

А а(Хп А)ь(1/В)—

Ъ е

m с

Т подвижность носителей заряда; подвижность носителей заряда, определенная известным способом при индукции магнитного поля В индукция магнитного поля, амплитуда осцилляций производной магнитосопротивления; изменение логарифма вели» чины А;. соответствующее изменение величины обратного магнитного оля; постоянная Больцмана, постоянная Планка; величина заряда носителей; циклотронная масса злектрона; температура образца.

1289317 Я

yy, dt s

Составитель Л. Смирнов

Редактор Т. Янова Техред И.Попович Корректор С. Черни

Заказ 3436

Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д..4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4