Способ определения концентрации и подвижности носителей тока в полупроводниках

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение однозначности измерений при постоянном магнитном поле. Сущность данного способа измерений поясняется работой устр-ва, при которой полупроводник накладьгеают на выходное отверстие радиоволнового преобразователя 6. Затем облучают его электромагнитной волной Н, от .СВЧ-г-ра I и воздействуют магнитным полем от магнитной системи П. С помощью фазовращателя 3 добиваются максимального преобразования измеренной измерителем 10 мощности электромагнитной волны Нд, прямоугольного волновода, которая в нем возбуждается полупроводником и распространяется от полупроводника к СВЧ-г-ру 1. Затем фиксируют показания и Р измерителей 5 и 10 MOPtHocTH и ввиду того, что волновые сопротивления для электромагнитных волн типов и Но4 в квадратном волноводе равны, по ф-лам вычисляют концентрацию и подвижность носителей тока в полупроводнике. 1 ил. (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

15ц 4 G 01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИД-:ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4278755/24-09 (22) 27.05.87 (46) 15.03.89. Бюл. У 10 (72) В.В.Сидорин, В.M.Ïîðèíüø, R.Ê.ÃðHãóëèñ и И.В.Сидорин (53) 621.317.355.3 (088.8) (56) Клюев .В.В.Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. М., 1986, т.1, с.217-220.

Авторское свидетельство СССР

9 1038981, кл. G 01 N 22/00, 1983 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

И ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к иэмери« тельной технике. Цель изобретения— обеспечение однозначности измерений при постоянном магнитном поле. Сущность данного способа измерений по1

„„SU„„1465750 А1 ясняется работой устр-ва, при которой полупроводник накладывают на выходное отверстие радиоволнового преобразователя 6. Затем облучают его электромагнитной волной Н, от .СВЧ-r-ра 1 и воздействуют магнитным полем от магнитной системы 11, С помощью Аазовращателя 3 добиваются максимального преобразования измеренной измерителем 10 мощности электромагнитной волны Н прямоугольного

01 волновода, которая в нем возбуждается полупроводником и распространяется от полупроводника к СВЧ-r-py 1.

Затем фиксируют показания Р„щ и

P измерителей 5 и 10 мощности и ню ввиду того, что волновые сопротивления для электромагнитных волн типов

Н„ и Н0„ в квадратном волноводе равны, по А-лам вычисляют концентрацию и подвижность носителей тока в полупроводнике. 1 ил.

1465750

Поперечное СВЧ электрическое поле Я E аоз(я 1+(11) электромагнитной

Ь)ф волны типа Н, возбуждает в полупроводнике с 1 роводимостью Т ток проводимости с плотностью j = бЯ à 40

На носители заряда в поперечном магнитном поле с индукцией В действует сила Лоренца, следствием чего является появление поля Холла, с вектором напряженности в направлении 45 оси Х (Х, У, Е), прямоугольная сис-; тема координат. „= В fU Ет со (Ю+ф (l)

Это электромагнитное поле возбуждает в волноводе волну типа Нд распространяющуюся от полупроводника как в сторону СВЧ-генератора, так и наоборот. Мощность, переносимая электромагнитной волной типа Н, волновода, выраженная через мощность, электромагнитной волны типа Н, Изобретение относится к измери- . тельной технике и предназначено для определения концентрации и подвижности носителей тока в полупровод5 никах неразрущающим радиоволновым методом свободного пространства.

Цель изобретения — обеспечения однозначности измерения при постоян ном магнитном поле.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации

1 способа определения концентрации и ! подвижности носителей тока в полупроводниках. 15

Устройство для реализации способа, определения концентрации и подвижности носителей тока в полупроводниках содержит. СВЧ-генератор l, вентиль 2, фазовращатель 3, фильтр 4 20 электромагнитной волны типа Н,, первый измеритель 5 мощности, переход

6 от прямоугольного волновода к волноводу квадратного сечения, радиоволновый преобразователь 7, зонд 8, 25 служащий фильтром электромагнитной волны типа Н, прямоугольного волновода, коаксиально-волноводный переход 9, второй измеритель 10 мощности и магнитную систему 11. 30

Способ для определения концентра-., ции и подвижности носителей тока в полупроводниках заключается в следую1, щем.

1 (возбуждающей поле Холла, определяется следующим соотношением

Р = В Р 1 н ноi г "ю Z ù (2) где Z Z — волновое солротивлеН,ОВ на! ние для электромагнитных волн типа

Н„ и Н, соответственно °

Подвижность и концентарция 1ц,п из этого соотношения определяются как

Р=

Bz (3) Вг r и = (4) мулам (5) 8 r Т

n = ---- — — —— е у (6) где Т вЂ” коэффициент прохождения электромагнитных волн IIo электрическому полю через полупроводник.

Выражения (3) и (6) позволяют однозначно определить подвижность и концентрацию носителей тока в полупроводниках, При этом не требуется изменять магнитное лоле.

Устройство работает следующим образом.

Полупроводник накладывают на выходное отверстие радиоволнового преобразователя 6. Облучают его электро-. магнитной волной от СВЧ-генератора l и воздействуют магнитным полем от магнитной системы ll. С помощью фазовращателя 3 добиваются максимальгде 0 — удельное сопротивление полупроводника; е — заряд электрона;

r — Холл-фактор, равный 1)93 в слабьж полях при

1 Б al) и 1 — в сильньж г н z г полях при р В ) 1) .

Если мощность Рн„, электромагнитной волны типа Н, измерять в прошедшем излучении, то выражение концентрации и подвижности носителей тока в полупроводнике вычисляется по фор5750

4 электромагнитной волной тина Н, с мощностью Рц измеряют мощность н„, Р„ лровзаимодействовавшей с полуяо проводником электромагнитной волны типа Н,, а концентрацию п и подвижность р носителей тока в полупроводнике определяют по формулам

Р=

В Т

Bz l Т п =

t5 где К„, Z„

"(о о

Формула изобретения е

В2 г

30

35 или 1-в взаимодей волны, случае ствовавш

Составитель А.Лысов

Редактор И.Касарда Техред А.Кравчук

Корректор О.Кравцова

Заказ 937/43 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина, 101

3 146 ного преобразования показания второго измерителя 10 мощности, измеряющего мощность электромагнитной волны Н, прямоугольного волновода, которая в нем возбуждается полупроводником и распространяется от полупроводника к СВЧ-генератору 1. Фиксируют показания измерителя мощности

5 — P, и измерителя 10 мощности—

P„ .. Ввиду того, что волновые соп" 0 ротинления для электромагнитных волн типов Н о и Нр, в квадратном волноводе равны, формулы для вычисления концентрации и подвижности носителей тока в полупроводнике имеют вид

Способ определения концентрации и подвижности носителей тока в полупроводниках, включающий облучение полупроводника электромагнитной волной при одновременном воздействии на него магнитным полем, направление которого совпадает с направлением распространения электромагнитной волны, и измерении параметров провзаимодействовавшей волны с полупроводником, отличающийся тем, что, с целью обеспечения однозначности измерения при постоянном магнитном поле, полупроводник облучают волновые сопротивления электромагнитных волн тицов Н,р и Н01 удельное сопротивление полупроводника; заряд электрона;. индукция магнитного поля; .Холл-фактор; коэффициент прохождения электромагнитной волны через полупроводник в случае прошедшей провэаимодействовавшей электромагнитной волны, отраженной проей электромагнитной