Способ контроля однородности полупроводниковых материалов

 

Изобретение относится к контролю параметров полупроводниковых материалов и может быть использовано для определения неоднородности кристаллов узкозонных полупроводниковых материалов с изотропно распределенными неоднородностями и одним типом носителя. О неоднородности материала судят по величине составляющей магнетосопротивление Δρ/Δρ^н_o = Δρ/ρ_o-Δρ/ρ^ф_o , где Δρ/ρ_o - величина поперечного магнетосопротивления: Δρ/ρ^ф_o - величина физической составляющей магнетосопротивления, которые измеряют на серии образцов при фиксированном угле Холла и температуре.

Изобретение относится к измерениям параметров полупроводниковых материалов и может использоваться для контроля однородности распределения примесей в кристаллах узкозонных полупроводников.

Известен зондовый способ определения концентрации и подвижности носителей заряда, заключающийся в измерении электрических параметров материала и определении по ним однородности образца [1] Наиболее близким к заявленному является способ определения неоднородности полупроводников однозондовым способом, заключающийся в измерении электропроводности при сканировании образца, по которой определяется однородность образца [2] Однако этот способ недостаточно точен, сильно зависит от геометрии образца, не чувствителен к флуктуациям локальных однородностей (статистическим флуктуациям), а также не выявляет неоднородности, связанные с технологическими процессами. Способ не может применяться для кристаллов узкозонных полупроводников с изотропно распределенными неоднородностями и имеющих один тип носителей.

Целью изобретения является осуществление возможности контроля неоднородности в таких кристаллах.

Изобретение основано на измерении поперечного магнитного сопротивления в кристаллах узкозонных полупроводников с одним типом носителей в области сильных и слабых магнитных полей.

Сущность изобретения состоит в том, что при соблюдении определенных условий достигается пренебрежимо малый вклад геометрической составляющей в измеряемое магнетосопротивление. При этом измеряемое магнетосопротивление состоит из физического, определяемого статистическим распределением носителей заряда по энергиям и формируемого технологическими неоднородностями. Существует возможность разделения физического магнетосопротивления (ФМС) и магнетосопротивления, обусловленного технологическими неоднородностями (МСН). Это можно осуществить по результатам исследования магнетосопротивления полупроводника при сильном гидростатическом сжатии либо, например, в результате анализа комплексных исследований кинетических коэффициентов при атмосферных давлениях, либо методом магнетотермоЭДС.

П р и м е р. Образец CdShAg₂ в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами 10х1х0,8 мм³ предварительно протравливается. Затем токовые зонды припаивают к торцам, а две пары потенциальных зондов к узким граням образца. Температуру измерений фиксируют. Оптимальной температурой измерений является 77,6 К. Для значительной части концентрационного интервала при этом выполняется условие сильного вырождения, при котором механизм рассеяния смешанный и величина ФМС мала. Выбирают максимально допустимое значение угла Холла ν R σ H и фиксируют его при помощи изменения магнитного поля. Известным способом термоЭДС определяют концентрационную зависимость ФМС. Известным способом измеряют два значения коэффициента Холла (R₁, R₂) и удельной электропроводности (σ₁,σ₂). Оценивают коэффициенты K_R и K_σ характеризующие концентрационную однородность вдоль и поперек образца, а также интегральная характеристика Δρ/ρ_o^н=Δρ/ρ_o-Δρ/ρ_o^ф при фиксированном Таким же способом были проведены исследования на МС на двух однородных (К_R K_σ 1% мм^-1) с одинаковыми концентрациями и подвижностями образцах СdS nAg₂ при 77,6 К. Образцы имели идентичные размеры и расположение зондов. Отношение L (Δρ/ρ_o^ф)/ρ_ν позволяет оценить долю ФМС в магнетосопротивлении, так как в малых полях (Н < 10 кЭ) МСН и ФМС имеют близкую полевую зависимость, с ростом величины магнитного поля ФМС имеет насыщение, а МСН линейную полевую зависимость. Величина L составляет в малых полях 4,6% и 4,15% при ν=3,aΔρ/ρ_o^н равняется соответственно 0,068 и 0,095. Таким образом, если по эффекту Холла и электропроводности образцы практически однородные, то эффект МС, измеренный предложенным способом, позволяет характеризовать степень их совершенства-отношение МСН указанных образцов составляет 40% Величина Δρ/ρ_o^н является характеристикой однородности материала, так как определяет различие между эффективной электропроводностью и пространственно усредненной локальной электропроводностью.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОДНОРОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий измерение электрического параметра полупроводника и определение на его основе однородности материала, отличающийся тем, что, с целью осуществления возможности контроля неоднородности кристаллов узкозонных полупроводниковых материалов с изотропно распределенными неоднородностями и одним типом носителей, в качестве электрического параметра измеряют поперечное магнетосопротивление Δρ/ρ_o серии образцов при фиксированном угле Холла и температуре, определяют физическую составляющую магнетосопротивления Δρ/ρ^ф_o при фиксированном угле Холла и по рассчитанной величине составляющей магнитосопротивления Δρ/ρ^н_o = Δρ/ρ_o-Δρ/ρ^ф_o, определяют однородность материала.