Устройство для измерения эдс поперечного эффекта нернста- этингсгаузена в полупроводниковых материалах

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«» 767870 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070878 (21) 2654960/18-25 (51)М. Кл.з

H 01 L 21/66 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30р98р, Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 621. 382 (088.8) Дата опубликования описания 3009.80 (72) Авторы изобретения

Е.П. Сабо и Ю.Д .. Титаренко (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС ПОПЕРЕЧНОГО ЭФФЕКТА

НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

МАТЕРИАЛАХ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для измерения ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена в полупроводниковых материалах.

Известно устройство для измерения поперечного эффекта.Нернста-Эттингсгаузена (1) . В этом устройстве градиент температуры создается блоками нагревателя и холодильника, между которыми устанавливается образец. ЭДС измеряется с помощью зондов.

Недостатком этого устройства является наличие теплообмена меящу окружающей средой и образцом, теплоотвод по измерительным зондам и термопарам, что нарушает условия изотермичности и приводит к ошибкам при измерениях.

Известно также устройство для из- 20 мерения ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена в полупроводниковых материалах 12J, содержащее нагреватель, холодильнйк и регистрирующий прибор. 25

Недостатком этого устройства является его непригодность для измерений при температурах свыше 500 К, что вызвано необходимостью применения иэомерующих прокладок, которые ухудщают тепловой контакт образца с поверхностями нагревателя и холодильника.

Последнее является причиной появления паразитного сигнала эффекта РигиЛедюка.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона измерений и обеспечение исследования неоднородностей в полупроводниковых материалах.

Поставленная цель достигается тем, что нагреватель и холодильник выполнены в виде набора пластин металла и диэлектрика, причем металлические пластины соединены с регистрирующим прибором.На.чертежЕ приведена упрощенная схема устройства.

Образец 1 помещен между нагревателем 2 и холодильником 3. Металлические пластины 4 нагревателя и 5 холодильника имеют электрический контакт с поверхностями образца 1.

Градиент температур в образце измеряют с помощью термопар б. С помо- щью коммутатора 7 к регистрирующему прибору 8 подключают любую пару металлических пластин. Образец питают от источника тоКа 9. Нагреватель и холо767870,цильник выполнены из набора пластин металла и диэлектрика.В качестве диэ-, лектрика используют пластинки окиси бериллия, две грани большой площади которых металлизированы. Пластинки тугоплавкого металла (вольфрама, молибдена) прокладывают между этими гранями, после чего весь этот набор сваривают в вакууме диффузионной сваркой, что обеспечивает монолитность и высокую прочность блоков. Для обес- печения перепада температур один из блоков снабжают резистивным нагревателем. Таким образом, структура нагревателя и холодильника представляют собой чередующиеся слои металл-диэлектрик-металл..., причем металлические пластины используются в качестве линейных зондов для измерения кинетических эффектов (ЭДС ПЭНЭ, Холла, электропроводности, термо-ЭДС), а пластины диэлектрика исключают электрическое закорачивание полезного сигнала между выбранной для измерений парой зондов. Нагреватель и холодильник предлагаемого устройства, однородные в тепловом отношении и регулярно неоднородные в электрическом, обеспечивают хороший тепловой контакт с поверхностью образца, эффективно закорачивая паразитный сигнал Риги-Ледюка. В то же время линейные зонды, контактируя с поверхностью образца по большой площади, обеспечивают надежный и воспроизводимый электрический контакт при высоких температурах. Теплоотвод по ним практически полностью подавлен, так как блок в целом однороден по тепловым свойствам, что обеспечивается оптимальным соотношением толщин пластин диэлектрика и металла (10 к — 20).

Наличие большого .количества зондов, контактирующих с образцом по двум его оппозитивным граням, позволяет исследовать микронеоднородности в полупроводниках, измеряя распределение четырех кинетических коэффициентов (ЭДС Нернста-Эттингсгаузена, термо-ЭДС, постоянная Холла, Удельная электропроводность).

Держатель с образцом 1 монтируют

s вакуумной камере, находящейся в зазоре электромагнита. Внешний нагреватель (на чертеже не показан), управляемый автоматическим регулятором, задает требуемую температуру измерений. Измерения кинетических коэффициентов проводят в двух режимах. . В первом режиме включают нагреватель 2 и на образце 1 создается градиент температур. Включение магнитного поля Н приводит к появлению ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена (V Q); распределение по образцу снимается либо с пар зондов

4=1-4=2, 4-. 2-4=3, 4=3-4 4, нагревателя, либо с пар 5=1-5=2, 5 2-5 3, 65

Устройство для измерения ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгау5=3-5=4... холодильника. После измерения VQ магнитное поле выключают и проводят измерение распределения коэффициента термо-ЭДС по образцу

ЧЫ ; сигналы снимают с оппозитных

5 пар зондов 4 1-5=1, 4=2-5=2, 4=3-5.=3....

Перепад температур на образце изме- ряется термопарами б.

Во втором режиме нагреватель выключают и после установления теплового равновесия включают источник 9 тока через образец. Включение магнитного поля Н приводит к появлению ЭДС

Холла (VR), распределение которой на образец снимается с оппозитных пар зондов 4=1-5=1, 4=2-5=2, 4=3-5=3...

После выключения магнитного поля измеряют распределение удельного электросопротивления по образцу (Ч )", сигналы. Ч снимаются либо с пар зон-. дов 4=1-4=2, 4=2-4=3, 4=3-4=4... на20 гревателя, либо с пар 5=1-5=2, 5=25=3, 5=3-5=4,... холодильника.

Таким образом, измеряя перечисленные гальвано- и термомагнитные сигналы между соответствующими парами зондов, определяют пространственное распределение соответствующих параметров (Q, R 5,М ) и делают выво ды о степени однородности исследуемого образца в широком интервале темЗо ператур (300-1000оК).

Пример. Нагреватель и холодильник были выполнены из набора пластинок окиси бериллия размером б х 9 х 1,45 мм, грани 6 х 9 которых были металлизированы никелем. Между ними прокладывались пластинки из вольфрама толщиной 0,1 мм. Весь этот набор диффузионно сваривался в вакууме. Готовы(блок имел размеры б х 9 х 28 мм. Нагреватель и холо40 дильник с образцом монтировались на держателе, который помещался в вакуумную камеру, расположенную между полюсами электромагнита. Измерения проводились в атмосфере инертного газа. Для измерений ЭдС Нернста-Эттингсгаузена был выбран образец свинца й-типа с концентрацией 1,22 10 см

Применение в предлагаемом устройстве нагревателя и холодильника, вы о полненнйх из набора пластин металла и диэлектрика, позволяет расширить диапазон измерений ЭДС ПЭНЭ и других гальваномагнитных и термоэлектрических эффектов до -1000 К и обеспечивает возможность исследования неодно-. родностей в полупроводниковых материалах в широком интервале температур.

Использование предлагаемого устройства значительно расширяет экспериментальные возможности исследователей, работ6н1щих в области физики полупроводников.

Формула

767870

Составитель Л.Смирнов

Редактор Н.Коляда Техред Н. Граб Корректор М.Демчик

Заказ 7213/49 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое ктная,4 зена в полупроводниковых материалах, содержащее нагреватель, холодильник и регистрирующий прибор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерений и обеспечения исследования неоднородностей в полупроводниковых материалах, нагреватель и холодильник выполнены в виде набора пластин металла и диэлектрика, причем металлические пластины соединены с регистрирующим прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Аверкин Е.М. "Лабораторная установка для измерения кинематических параметров в полупроводниках.

Сборник научных трудов аспирантов

Воронежского Госуниверситета/1962, вып. 2, с. 3-7.

2. Авторское свидетельство СССР

У 187859, кл. Н 01 Ь 37/00, 19б5.