Способ измерения концентрацииносителей тока в анизотропных полупроводниках и полуметаллах

 

° урфиф3вэ-ъ х * ув нй H+ ъ

0 П И С А Н И Е (»)425097

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистинеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 22.12.72 (21) 1861237/26-25 (51) М. Кл. 6 Оlп 27!78 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 25.04.74. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23.01.75

Государственный квинтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 537.311.33 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. С. Бразис, И. П. Бурнейна и Ю. К. Пожела

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В АНИЗОТРОПНЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ПОЛУМЕТАЛЛАХ

Изооретение относится к области изучения проводимости полупроводниковых материалов.

Известен способ измерения концентрации носителей тока в полупроводниках и полуметаллах, в котором плоский образец помещают в скрещенные катушки ипдуктивности и постоянное магнитное поле, параллельное плоскости сечения катушек и перпендикулярное к плоскости образца, подают электрический сигнал на одну из катушек, возбуждая в образце геликонную волну, благодаря которой во второй катушке индуцируется сигнал.

Этот сигнал подают на индикатор для определения концентрации носителей тома по величине частоты полуволнового резонанса в образце при данном значении внешнего магнитного поля.

Однако этот способ в применении к кристаллам с анизотропной эффективной массой носителей тока приводит к погрешностям, в некоторых случаях превышающим 100%, так как резонансные значения магнитной индукции сильно зависят от ориентации кристаллографических направлений относительно магнитного поля и волнового вектора.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить точность измерений и при этом позволяет проводить измерения, не прибегая к использованщо сильных магнитных полей.

Это достигается тем, что широкие грани образца ориентируют перпендикулярно к крнсталлографическому направлению, для которого циклотронная подвижность измеряемых носителей тока максимальна. В случае многодолинной зонной структуры следует брать максимальную среднюю по эквивалентным долинам циклотронную подвижность. Эта операция может быть проведена различными способами.

Если, например, известна структура зоны ,про водимости и валентной зоны,то можно вычислить, для какого кристаллографпческого направления средняя циклотронная подвижность максимальна и взять для измерений ооразец с широкими гранями, перпендикулярными этому направлению.

20 Если зонная структура неизвестна, то можно провести измерения размерных геликонных резонансов для различных кристаллографических направлений и определить концентрацию по тому кристаллографическо25 му направлению, для которого средняя циклотронная подвижность максимальна, а зависимость между резонансными значениями частоты и магнитной индукции прямолинейна.

Таким образом, для измерения концентрации электронов в висмуте и его сплавах (на425097

Предмет изобретения и= 7,82 1Ом" — 0 л — з

f cP

Составитель В. Вощанкии

Техред Е. Борисова

Корректор И. Симкнна

Редактор А. Батыгин

Заказ 1713/472 Изд. No 782 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент». пример, Bi — Sb) необходимо, во-первых, широкие грани образца ориентировать перпендикулярно к биссектрисному направлению, .например, путем проверки рентгенографическим методом и шлифовки. Затем образец помещают в однородное магнитное ьоле, перпендикулярное к,широким гранягм образца, возбуждают в нем поперечную электромагнитную (геликонную) волну, распространяющуюся параллельно нормали к широким граням, изменяя магнитную индукцию при постоянной частоте, добиваются возникновения размерного резонанса геликонов в образце. (Установка размерного резонанса путем изменения частоты при постоянном значении магнитного поля может привести к грубым ошибкам из-за расстройки генератора стандартных сигналов) .,Путем последовательной установки различных значений частоты проверяют наличие линейной зависимости между резонансными значениями частоты и магнитной индукции. Концентрацию электронов определяют, .например, по формуле, хорошо выполняющейся для низких и высоких частот вплоть до нескольких гигагерц: тде q=il, 3, 5,... — порядочек размерного резонанса, т. е. число полуволн на толщине ооразца;

f — частота, ги;

d — толщина образца, и;

 — резонансное значение магнитной индукции, тл.

5 Предлагаемый способ применим не только при возбуждении геликонов с помощью катушек индуктивности, но и в случае использования полосковой волноводной и другой техники. Он найдет применение для контроля

l0 анизотропных полупроводников и полуметаллов при разработке приборов на основе этих материалов, а также в условиях производства самих этих материалов.

Способ измерения концентрации носителей тока в анизотропных полупроводниках и полуметаллах, состоящий в воздействии на плоский ооразец мапнит ным полем, пер пендикулярным к широким граням образца, возбуждении геликонных волн, распространяющихся вдоль нормали к широким граням образца и

25 определении концентрации по величине магнитной индукции, соответствующей размерному резонансу геликонов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, широкие грани образца ориентируют перпен3о дикулярно к кристаллографическому направлению, для которого средняя циклотронная подвижность носителей тока максимальна.