Гальваномагниторекомбинационный элемент

 

ГАЛЬВАНОМАГНИТОРЕКОМБИНАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ,.выполненный в виде полупроводниковой пластины с омическими контактами на торцах и об , ластью повышенной скорости поверхностной рекомбинации носителей тока на одной из граней, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного.диапазона измерений в сторону высоких температур , на грани с малой скоростью поверхностной рекомбинации нанесены поликристаллические слои из материала , не изменяющего энергетический спектр поверхности полупроводника и способного блокировать активные рекомбинационные центры на его поверхности, например серебра , с островковой структурой и концентрацией островков не меньшей, чем концентрация активных рекомбина (О ционных центров на поверхности полупроводника .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОЗ,HI ill CI

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) Н 01 L 43/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3548960/24-21 (22) 08.02.83 (46) 30.03.85. Бюл. и 12 (72) З.И. Аукштуолис, Е.П. Мацас, А.П. Сащук и В.И. Шилальникас (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской ССР (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 446920, кл. Н 01 1. 7/02, 04.11.72.

2. Полупроводниковые преобразователи, т. 2, Вильнюс, Мокслас, 1980. ! (54)(57) ГАЛЬВАНОМАГНИТОРЕКОМБИНАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ,,выполненный в виде полупроводниковой пластины с омическими контактами на торцах и областью повьппенной скорости поверхностной рекомбинации носителей тока на одной из граней, о т л ичающий с я тем, что, с целью расширения температурного.диапазона измерений в сторону высоких температур, на грани с малой скоростью поверхностной рекомбинации нанесены поликристаллические слои из материала, не изменяющего энергетический спектр поверхности полупроводника и способного блокировать активные рекомбинационные центры на его поверхности, например серебра, с островковой структурой и концентрацией островков не меньшей, чем концентрация активных рекомбинационных центров на поверхности полупроводника.! 114806

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в технике и научных исследованиях для измерения постоянных и переменных магнитных полей. 5

Известны широко применяемые,преобразователи индукции магнитного поля — датчики Холла .(1j . Однако ,они имеют большую погрешность преобразования слабых магнитных полей 10, из-за малой чувствительности и-по-, явления паразитных сигналов на выходе датчика, обусловленных остаточными напряжениями, нелинейно зависящими от силы управляющего 15 тока и потому не поддающимися полной компенсации.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является гальваномагниторекомбинационный 20 (ГИР) элемент, выполненный в виде полупроводниковой пластины с двумя омическими контактами на торцах, областью с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации (СПР) но- 25 сителей тока на одной из граней (2J, Работа этого элемента основана на ГМР эффекте и заключается в следующем. Если поместить элемент в магнитное поле так, что сила Лоренца отклоняет электронно-дырочные пары к грани с малой скоростью поверхностной рекомбинации, то полное число носителей тока в пластине увеличивается, и сопротивление элемен35, та падает. Если сила Лоренца отклоняет электронно-дырочные пары к гра- ни с большой СПР, полное число носителей тока уменьшается, и сопротив40 ление магниточувствительного элемента увеличивается. Достоинством такого элемента является простота и технологичность изготовления, а также большая вольтовая чувствительность.

Недостаток данного элемента обусловлен ограниченным температурным диапазоном измерения со стороны о высоких температур (более 100 С).

Это объясняется тем, что малая CIIP 50 о при температурах sbane 100 С увеличивается за счет потери поверхностью полупроводника молекул воды, которые при нормальной температуре закреплены на рекомбинационных 55 центрах и блокируют их, в результате чего, чувствительность ГМР элементов может снизится до нуля.

Цель. изобретения — увеличение температурного диапазона измерений в сторону высоких температур (более 100оС).

Поставленная цель достигается тем, что гальваномагниторекомбинационный элемент, выполненный в виде полупроводниковой пластины с омическими контактами на торцах и областью повышенной скорости поверхностной рекомбинации носителей тока на одной из граней, содержит на гранях с малой скоростью поверхностной рекомбинации поликристаллические слои из материала, не изменяющего энергетический спектр поверхности полупроводника и способного блокировать активные рекомбинационные центры на его поверхности, например иэ серебра, с островковой структурой и концентрацией островков не меньшей, чем концентрация активных рекомбинационных центров на поверхности полупроводника.

На фиг..1 представлена конструкция предлагаемого элемента, фиг. 2зависимости магниточувствительности прототипа (а) и предлагаемого гальваномагниторекомбинационного эле— мента (b) от температуры.

Гальваномагниторекомбинационный элемент состоит из.прямоугольной IIo лупроводниковой пластины 1 с омическими контактами 2 и 3 на торцах, области 4 с большой СПР на одной из граней, области с малой СПР награнях 5, 6 и 7, поликристалличес-. кого слоя 8, например, из серебра, расположенного на гранях 5, 6 и 7 и имеющего островковую (не сплошную) структуру.

Магниточувствительный элемент работает следующим образом. о

При температурах .меньше 100 С магниточувствительность предлагаемого элемента такая же, как и в отсутствии на грани с малой СПР поликристаллического слоя (фиг. 2 4,, b ), так как .этот слой не вызывает никаких изменений в спектре электронных состояний уровней. Такими свойствами обладает серебро, палладий и др. При увеличении темо пературы более 100 С и прогреве (или помещении в вакуум) магниточувствительность предлагаемого элемента в отличии от прототипа не падает (фиг. 2 о ). Это объясняется

1148064 4 представляют собой структурный де— фект с адсорбированными на нем кластерами из молекул воды. в которых содержится дс 10 1 молекул воды.

Концентрация активных центров на поверхности германия имеет величину

10 — 10 м, поэтому плотность б Н кристалликов серебра должна быть не менее 10 -10 м . Размеры их оп>5 Н -2

10 ределяются способностью блокироватЬ активные центры поверхности и составляют величину не более 10-30 мм (при больших размерах нарушается островковая структура, и грани 2 и 3 замыкаются накоротко). Этим характеристикам дисперсионного покрытия соответствует интегральная концентрация атомов серебра на поверхности 10 — 10 и

По сравнению с базовым объектом—

ГИР элементом, применяемым в серийно выпускаемом магнитометре Ф-4356, предлагаемый магниточувствительный элемент дает возможность при сохра25 ненни высокой чувствительности измерить магнитные поля в широкой области температур (до 200 С). следующим. Кристаллики серебра, внедренные на поверхностях полупроводника с малой СПР, замещают на них помекулы воды и молекулы группы ОН, поэтому при повышении температуры свыше 100 С отсутствует

0 адсорбция воды и не увеличивается плотность активных уровней (тем самый не изменяется малая СПР) как на рабочей грани 5, так и на гранях 6 и 7, величина, которой (СПР) также влияет на чувствительность

ГИР элемента, т.е. чем меньше СПР на гранях 6 и 7, тем больше чувствительность. Кристаллики серебра создают мелкодисперсионное покрытие с наименьшей энергией связи с поверхностью полупроводника в отличии от металлов той же подгруппы (Cu, Au), вследствие чего микрокристаллики серебра более подвижны на поверхности и имеют возможность закрепляться на активных центрах поверхности, которые по сути определяют электронные состояния поверхности рекомбинационного типа. Лктивные центры поверхности полупроводника

Составитель Г. Клитотехина

Техред С.Легеза Корректор M. Самборская

Ф

"В

Редактор М. Келемеш

« М «»»

Заказ 1597/41 Тирак 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4