Способ измерения эффективной массы носителей тока в полупроводниках на свч

 

Союз Советских

Сов)налнстнческнх

РЕслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«ii)742788 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву

{22) Заявлено 160378 (21) 2591567/18-25 с присоединением заявки М, {23) Приоритет

Опубликовано 25p68p Б)оллетеиь ¹ 23

Дата опубликования описания 250680 (5!)М. Кл.

G01 N 27/78

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК539. 128. .412(088.8) (72) Авторы изобретения

A.Á. Давыдов, В.A. Захаров и Г.Л. Штрапенин (7! ) 3 а яв итель

Институт физики металлов УНЦ АН СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ МАССЫ НОСИТЕЛЕЙ

ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ НА СBЧ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для измерения эффективной массы носителей тока в полупроводниковых материалах.

Известен способ измерения эффективной массы носителей тока в вы рожденных полупроводниках на СВЧ (1) .

Этот способ включает измерение действительной части диэлектрической проницаемости полупроводйика.

Недостатком этого способа является его сложность обусловленная необходимостью измерения диэлектрической проницаемости полупроводника.

Известен также способ измерения эффективной массы носителей тока в полупроводниках на СВЧ (2), включающий помещение полупроводникового образца в магнитное поле, облучение образца циркулярно поляризованным

СВЧ-излучением, измерение напряженности магнитного поля, при которой проходящая через полупроводниковый образец мощность минимальна и вычисление эффективной массы носителей тока по формуле

GgC где П))«- активная масса носителей тока; заряд электрона;

Н вЂ” напряженность магнитного

5 поля;

«а — частота СВЧ излучения;

С вЂ” скорость света в вакууме, Недостатком этого способа является ушнрение тока циклотронного ре(О зонанса при высоких концентрациях носителей тока вследствие возникновения на поверхности образца поляризационных зарядов, обусловливающих появление деполяризующих эффектов ! 5 снижающих точнОсть и услОжняющих Оп ределение эффективной массы носителей тока.

Целью настоящего изобретения является упрощение и повышение точности определения эффективной массы носителей в полупроводниках с высокой концентрацией носителей тока.

Поставленная цель достигается тем, что образец помещают в волно25 вод и осуществляют электрический контакт между образцом и стенками волновода по периметру поперечного сечения волновода, Наличие электрического контакта

3О между полупроводниковым образцом

742788

15 и стенкайи волновода обеспечивает закорачивание токов деполяризации на стенки волновода и устраняет деполяризующие поля, препятствующие наблюдению циклотронного резонанса.

На фиг. 1 приведена блок-схема установки для реализации способа, 5 на фиг. 2 показана зависимость прошедшей через образец мощности от напряжения магнитного поля.

Установка состоит иэ генератора

1, раз вязывающего аттенюатора 2, !О перехода с прямоугольного волновода на круглый 3, поляризатора 4, измерительного волновода Ъ, полупроводникового образца 6, перехода с круглого волновода на прямоугольный 7, кристаллического детектора 8, селективного усилителя 9, двухкоординатного самописца 10, соленоида 11, источника питания соленоида 12,дьюара

13 с жидким азотом. 20

Работает установка следующим образом.

СВЧ колебания от генератора 1 через аттенюатор 2, переход с прямоугольного волновода на круглый 3 и поляризатор 4, в качестве которого служит отрезок эллиптического волновода, поступают в измерительный волновод 5, изготовленный из мельхиора, В из мерительный волновод 5 низ коомным припоем впаивается полупроводниковый образец 6. Монтаж образца схематически показан на вставке 1. Мощность, прошедшая через образец 6, фиксируется кристаллическим детектором 8, и после усиления селективным усилителем 9 поступает на у-вход двухкоординатного самописца 10. На вход-Х самописца 10 поступает сигнал от источника питания соленоида 12, пропорциональный магнитному полю в 40 соленоиде 11. Соленоид 11, образец

6 и измерительный волновод 5 помещают в дьюар 13 с жидким азотом. Пример. Образец И=3hSb в виде пластины толщиной d = 0,35 мм 45 диаметром 6,2 мм помещают в волновод. Электрический контакт между стенками волновода и образцом осуществляют путем впаивания образца сплавом Вуда.

Образец облучают излучением частотой 36875 мГц. Полученная зависимость прошедшей через образец мощности оси напряженности магнитного поля показ ана на фи г. 2.

Напряженность 175 соответствует минимуму проходящей через образец мощности. Для образца с концентрацией носителей И = 7,1 ° 1 0 см и под1 вижностью 6,2 ° 10 < см /Вс при температуре 77ОК получено значение эффективной массы en 0, 0133 >о, где

tet - масса свободного электрона.

Полученные значение Ю согласуются с литературными данными.

Формула изобретения

Способ из мерени я э ффе кти вной массы носителей тока в полупроводниках н а СВЧ, в ключ аюший помещение полупроводникового образца в магнитное поле, облучение образца циркулярно поляризованным СВЧ излучением, измерение напряженности магнитного поля, при которой проходящая через полупроводниковый образец мощность минимальна и вычисление эффективной массы носителей тока по известной зависимости, о т л н ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения и повышения тонности определения эффективной массы носителей тока в полупроводниках с высокой концентрацией носителей тока, образец помещают в волновод и осуществляют электрический контакт между образцом и стенками волновода по периметру поперечного сечения волновода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР кл. G01 Я 31/26, 1975.

2. Leotin J., Ousset J. С., Bar—

baste R., Askenazy S., SkoCnick М.С., Straddling R. A., PoCbCand Q. $о816

State Communs 1975, 16, Р 4, р. 363-366 (прототип) .

742788

100 2Ф 3N

Н(Э) — ив иг.2

ЦНИИПИ Закаэ 3454/39

Подписное

Тираж 1019

Филиал ППП Патент,г. ужгород, ул. Проектная,4