Способ измерения электропроводности полупроводников

 

Изобретение относится к измерению параметров полупроводников, а точнее измерению электропроводности полупроводников . Сущность изобретения: две части полупроводника с одинаковыми геометрическими размерами соединяют через слой диэлектрика толщиной 10-20 мкм. Теплопроводность диэлектрика близка к теплопроводности полупроводника. Части последовательно соединяют через два близлежащих торца. Зспдовые электроды устанавливают на одной из поверхностей образца. Омические электроды размещены на незамкнутых торцах структуры. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 1 21/66

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928296/25 (22) 17.04.91 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Научно-исследовательский институт фотоэлектроники (72) Д. Ш. Абди нов, 3. Ф. Агаев, Т. Д. Алиева, ° Н. M. Ахундова и M. М. Тагиев (56) Пахотин А. С. и др. Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей. M.: Наука, 1974, с.

43 — 44. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Изобретение относится к области измерения параметров полупроводников, а точнее, измерения электропроводн0сти полупроводников.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения электропроводности полупроводников за счет исключения в процессе измерения возникновения на образце термоЭДС, вследствие эффекта Пельтье.

Предложенный способ измерения электропроводности дает воэможность исключить в процессе измерения возникновения на образце, вследствие эффекта Пельтье, термоЭДС; соответственно устранить влияние этой термоЭДС на результат измерения электропроводности и тем самым повысить достоверность результатов измерения.

Способ удобрен особенно в случае измерения электропроводности полупроводБЫ,, 1827695 А1 (57) Изобретение относится к измерению параметров полупроводников, а точнее измерению электропроводности полупроводников. Сущность изобретения: две части полупроводника с одинаковыми геометрическими размерами соединяют через слой диэлектрика толщиной 10 — 20 мкм. Теплопроводкость диэлектрика близка к теплопроводности полупроводника. Части последовательно соединяют через два близлежащих торца. Зо довые электроды устанавливают на одной из поверхностей образца. Омические электроды размещены на незамкнутых торцах структуры. 2 табл., 1 ил. никовых образцов в виде пластин, эпитаксиальных структур, пленок, слоев, а также образцов, часть боковой поверхности которых по всей длине имеет плоскую форму шириной не менее, чем толщина образца.

На чертеже показана схема измерения электропроводности предложенным способом.

Образец состоит из двух одинаковых частей 1 и 2. Части 1 и 2 электроизолированы друг от друга тонким слоем 3 и соединены между собой последовательно через торцы с помощью перемычки 4.

На образец от источника тока 5 подается ток силой I.

Падение напряжения V измеряется между зондами 6, установленными на свободной боковой поверхности одной из двух частей образца. Сила тока через образец

1827695 фиксируется амперметром 7, а напряжение — вольтметром 8.

По формуле

II

US вычисляется электроп роводность гг образца (где L — расстояние между измерительными зондами).

Способ осуществляется следующим образом.

В случае образцов в форме параллелепипеда, пластин, слоев, тонких пленок и т. д. берутся (изготавливаются) два образца с одинаковыми геометрическими размерами, на наиболее широкую плоскую боковую поверхность одного образца по всей длине и ширине наносится электроизоляционный слой толщиной 10-20 мкм, на него устанавливаются отарой образец полупроводника.

Образцы через один из близлежащих торцов (концов) последовательно соединяются друг с другом, а свободные торцы (концы) образцов испальзу атся для прапускания тока при измерениях электраправадности. . Измерительные зонды, в этом случае, устанавлива отся на боковой г1аверхнасти одного иэ образцов.

В случае образца цилиндрической формы или другой, определенной, геометрической формы, образец па длине раэреэается на две равные части. Затем плоскость среза одной части покрывается электраизоляционным слоем толщиной 10 ... 20 мкм и теплаправодностыа близкой к теплаправаднасти полупроводника, на него по плоскости среза устанавливается вторая часть образца. Разделенные части образца саединя атся друг с другом последовательно через близлежащие торцы, расположен. ные на одном конце, а свободные торцы частей используются для пропускания тока ! при измерении электраправоднасти. Измерительные зонды при этом устанавливаются на боковой поверхности одной из частей.

Таким образом, ва всех случаях, образец для проведения эксперимента (измерение электроправаднасти) состоит из двух одинаковых частей последовательно соединенных между собой через торцы, При этом лежащие друг на друге боковые поверхности этих частей электроизолированы друг ат друга с помощью тонкого электраизоляционнога слоя с теплапроводнастью, близкой . к теплопроводнасти полупроводника.

Ниже приводятся экспериментальные данные полученные на образцах и- и р-типа проводимости кристаллов твердых раство!!

30

45 другу. Вследствие этого и направления градиента температуры на первой и второй частях образца будут направлены друг против друга, т. е. например, конец первой части образца, в котором выделяется теплота

Пельтье, будет располагаться на конце второй части образца, на которой поглощается теплота Пельтье, и наоборот.

Поэтому с момента прохождения тока

55 через образец, поглощаемая и выделяемая теплота Пельтье на первой части образца будут полностью компенсироваться теплотой, выделяемой и поглощаемой на второй части образца. В результате между торцами (концами) образца, в том числе между изме5

25 ров систем В!гТез — ВЫез; В!гТез — ЯЬгТез, которые сведены в таблицу.

При этом образцы изготовлены следующим образом.

Из слитка диаметром 1,0 — 1,3 см кристаллов укаэанных твердых растворов вырезаны столбики длиной 2,5 — 2,7 см. Затем полученные столбики по длине разделились (электроэрозионной резкой) на две равные части. Плоскость среза одной части каждого столбика покрывалась слоем пасты КПТ-8, на него по плоскости среза устанавливалась вторая часть этого же столбика. Близлежащие торцы электрически соединены, а омические контакты для пропускания тока были размещены на незамкнутых торцах образца (структуры). Измерительные зонды при этом. были установлены на боковой поверхности одной из частей. Определены электропроводности оматериалов и- и р-типа проводимости традиционным известным способом (данные приведены в табл. 1 и 2), где невозможно учесть погрешность эа счет эффекта

Пельтье, и предложенным методом. Расчет производился по формуле где I —; U— падение напряжения на измерительных зондах, I — расстояние между зондами; S— площадь поперечного сечения образца. и-тип материала, = 100 мА, S = 0,42 см;

I =063 см, р-тип материала, I = 100 мА, S = 0,516 смг, I =0,58 см., При прапускании через образец постоянного тока, вследствие эффекта Пельтье, между его торцами возникает градиент температуры, и, соответственно, термоЭДС. В предложенном способе направления тока в соединенных между собой последовательно частях образца будут противоположны друг

1827695

Таблица 1 рительными зондами, не возникает градиент температуры. следовательно термоЭДС, вследствие эффекта Пельтье.

Таким образом, способ позволяет, непосредственно в процессе измерения, исключить возникновение термоЭДС между измерительными зондами вследствие эффекта Пельтье и измерить истинное (омическое) значение падения напряжения между измерительными зондами, обусловленными только эа счет сопротивления полупроводникового образца.

Толщина 10 ... 20 мкм злектроизоляционного слоя определяется тем, что при толщинах меньше 10 мкм не всегда обеспечивается надежная электроизоляция частей друг от друга, а при толщинах больше

20 мкм заметно ухудшается тепловой обмен между частями.

В случае образцов, часть боковой поверхности которой по всей длине имеет плоскую форму, необходимо, чтобы ширина на этой плоской поверхности была не менее толщины образца. В противном случае, тепловой обмен между первой и второй частями образца затрудняется и не происходит полной компенсации поглощаемой и выделяемой теплоты Пельтье в образце.

Предложенное изобретение позволяет исключить в процессе измерения электрои роводности полупроводников возникнове. ние на образце вследствие эффекта Пельтье

5 термоЭДС и, следовательно, повысить достоверность способа измерений.

Формула изобретения

Способ измерения электропроводности

10 полупроводников, включающий пропусквние через образец постоянного тока и измерение падения напряжения между двумя эондовыми электродами, установленными на одной из поверхностей образца, о т л и ч15 а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве образца используют структуру состоящую из двух частей исследуемого полуп роводника, разделенных слоем диэлектрика, имеющего

20 теплопроводнасть, близкую к теплопроводности полупроводника, толщиной 10 — 20 мкм, причем обе части полупроводника имеют одинаковые геометрические размеры и расположены симметрично относительно

25 слоя диэлектрика, дна близлежащих торца электрически соединены, а омические контакты для пропускания тока размещены на незамкнутых торцах структуры.

1827695

Таблица 2

Составитель Д.Абдинов

Техред M.Mîðãåíòàë . Корректор С.Лисина

Редактор

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

Заказ 23бО Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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