Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение класса диагностируемых материалов и повышение достоверности. Устр-во, реализующее способ, содержит г-р 1 запуска, источник 2 СВЧ энергии - магнетрон, нагрузки 3 и 4, ответвители 5 и 6, аттенюаторы 7 и 8, детектор 9, волноводную секцию 10 с образцом 11, снабженным вплавными омическими контактами, регистратор 13. Образец 11 помещают в установку для измерения СВЧ - шума дифференциальной методикой. СВЧ - шум отводится по волноводу к радиаметру, с помощью которого измеряется его радиационная температура. К образцу прикладывается постоянное эл. поле. Затем снимаются токовые зависимости СВЧ - шума в диапазоне токов 0,1-0,5 А при двух различных ориентациях образца 11 относительно щели. Образец помещается в волноводную секцию 10 и на него воздействуют магн. полем величиной выше 0,1 Тл. Затем измеряют зависимость СВЧ - ЭДС от падающей на образец СВЧ - мощности. Зависимость СВЧ - ЭДС от падающей мощности носит монотонно - возрастающий характер. Анализ этой зависимости позволяет сделать заключение о двумерном характере проводимости в образце. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1483409 А 1 (51) 4 G Ol К 31 26

К:"0lJ3Hkll

ИИ!! ; (.":;. ;г;.";М, Е ., "-:; i . . ;....

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4229224/24-09 (22) 09.04.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (71) физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (72) А. Т. Гореленок, В. В. Мамутин и A. В. Приходько (53) 621.317.39 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1190315, кл. G 01 К 31/26, 1983.

Phys. Revievv, 1967, v. 163, р. 816. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВУМЕРНОЙ ПРОВОДИМОСТИ В ПОЛУПPOВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — расширение класса диагностируемых материалов и повышение достоверности. Устр-во, реализуюгцее способ, содержит г-р 1 запуска, источник 2 СВЧ-энергии — магнетрон; нагрузки 3 и 4, ответвители 5 и 6, аттенюаторы 7

2 и 8, детектор 9, волноводную секцию 10 с образцом 11, снабженным вплавными омическими контактами, „13. Образец 11 помещают в установку для измерения СВЧ-шума дифференциальной методикой. СВЧ-шум отводится по волноводу к радиометру, с помощью которого измеряется его радиационная температура. К образцу прикладывается постоянное эл. поле. Затем снимаются токовые зависимости

СВЧ-шума в диапазоне токов 0,1 — 0,5 А при двух различных ориентациях образца 11 относительно щели. Образец помещается в волноводную секцию 10, и на него воздействуют маги. полем величиной выше 0,1 Тл.

Затем измеряют зависимость СВЧ-ЭДС от падающей на образец СВЧ-мощности. Зависимость СВЧ-ЭДС от падающей мощности носит монотонно возрастающий характер.

Анализ этой зависимости позволяет сделать заключение о двумерном характере проводимости в образце. 3 ил.

1483409

Формула изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе исследования свойств полупроводниковых материалов при их производстве.

Цель изобретения — расширение класса диагностируемых материалов и повышение достоверности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего операции способа диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах; на фиг. 2 — расположение образца в волноводной секции; на фиг. 3 — зависимость СВЧ-ЭДС (U) от величины падающей на образец СВЧ-мощности Р, нормированной к мощности источника СВЧ-энергии.

Устройство содержит генератор 1 запуска источник 2 СВЧ-энергии — магнетрон, нагрузки 3 и 4, ответвители 5 и 6, аттенюаторы 7 и 8, детектор 9, волноводную секцию 10 с образцом 11, снабженным вплавными омическими контактами 12 и регистратор 13.

Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах реализуется следующим образом.

Исследуемый образец 11 помещают в установку для измерения СВЧ шума дифференциальной методикой, основанной на возбуждении сильноизлучающей щели, в которую выводится СВЧ-шумовой сигнал с образца 11, отрезка измерительного волновода. Образец 11 при этом непосредственно находится над щелью в резонаторе с короткозамкнутым поршнем. СВЧ-шум отводится по волноводу к радиометру, с помощью которого измеряется его радиационная температура. Первоначально плоскость образца 1! ориентируется над щелью в направлении вектора СВЧ-поля, а затем ортогонально ему (вектор СВЧ-поля направлен перпендикулярно длине щели вдоль плоскости волновода). К образцу прикладывается постоянное электрическое поле. При этом образец 11 переходит в низкоомное состояние, что определяется из вольт-амперной характеристики, затем снимаются токовые зависимости СВЧ-шума в диапазоне токов

0,1 — 0,5 А при двух различных ориентациях образца 11 относительно щели. Анализ зависимостей, снятых для образца твердого раствора lnn в C33() q-,As изорешеточного с

In Р, выращенного на полуизолирующей подложке In P(Fe) кристаллографической ориентации (100), показывает, что первая носит монотонно возрастающий характер, вторая — насыщается. Первая зависимость показывает, что шнур либо расширяется в плоскости образца, либо в нем увеличивается плотность тока при увеличении пропускаемого через образец тока (например, при достижении расширяющимся шнуром геометрических размеров проводящего слоя).

И в том и в другом случае СВЧ-шум возрастает. Вид второй зависимости свидетельствует о постоянстве СВЧ-шума вдоль выделенного направления (в плоскости образца), что может иметь место в случаях либо постоянства плотности тока в шнуре, либо при достижении геометрических размеров образца в направлении нормали к его плоскости. Таким образом, нельзя дать однозначного заключения о характере проводи- мости в образце, поэтому для повышения достоверности диагностики снимают зависимость СВЧ-поглощения от падающей мощности в магнитном поле.

Образец помещают в волновую секцию 10, воздействуют на него магнитным полем величиной выше 0,1 Тл и ориентируют его в плоскости, перпендикулярной вектору магнитного поля и параллельно вектору СВЧполя. Затем измеряют зависимости СВЧЭДС от падающей на образец СВЧ-мощности. Запуск источника 2 производится импульсами от генератора !. Затем СВЧмощность через ответвитель 5 и аттенюатор 7 подводится к волноводной секции 10 с образцом 11. К образцу 11 прикладывается магнитное поле. Падающая на образец 11

СВЧ-мощность измеряется детектором 9 и регистрируется регистратором 13. Зависимость СВЧ-ЭДС от падающей мощности имеет монотонно возрастающий характер (фиг. 3). Анализ этой зависимости позволяет сделать заключение о двумерном характере проводимости в образце.

Предлагаемый способ является более достоверным, так как исключает неоднозначность зависимости СВЧ-шума от тока в образце в низкоомном состоянии, разогрев образца и разрушение низкоомного состояния в более широком диапазоне токов и расширяет класс исследуемых материа loB за счет стабилизации шнура тока в магнитном поле.

Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах, включающий воздействие на исследуемый образец электрическим полем СВЧ, отличающийся тем, что, с целью расширения класса диагностируемых материалов и повышения достоверности, дополнительно воздействуют на исследуемый образец магнитным полем величиной выше 0,1 Тл, вектор которого ориентируют перпендикулярно плоскости исследуемого образца, расположенной параллельно вектору электрического поля

СВЧ, измеряют зависимости СВЧ-ЭДС от падающей на исследуемый образец мощности поля СВЧ и определяют наличие двумерной проводимости в исследуемом образце по наличию монотонного возрастания этой зависимости.

1483409

ЮО

ОР 70 Р!Рр фиг. 3

Составитель Р. Кузнецова

Редактор.1. Пчолинская Техред И. Верее Корректор М. С .,i»пск,:

Заказ 2828144 Тираж 7!3 Г1одппснос

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьчтпя» пр:i ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская наб., д 4,5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. 1 и гарина, () !