Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике
Союз Советски к
Социалистических
Республнк
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ
731402
Q ф fl() д, (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22.12.77 (21) 2559436/18-09
1 ,Ь
1 (51 M, Кл. а 01 Я 31 ЫМ
G 01 М 27/28 с присоединением заявки Ж—
Государстввииый комитет (28) Приоритет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 30.0480 Бюллетень .% 16
Дата опубликования описания 30.04.80 (53) УД К621.317 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. М. Виткус, А. К. Лауринавичюс и Ю. К. Пожела
Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской CCP (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ
НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ
Изобретение относится к радиоизмеритель. ной технике.
Известно устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике, содержащее сверхв ы сок оча стотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором (1).
Однако известное устройство имеет низкую разрешающую способность.
Цель изобретения — повышение разрешающей способности.
Для этого в устройстве для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике, содержащем сверхвысокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направлен ного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, про5 дольная.ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпеи о дикулярном продольной оси отрезка волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, отрезок вол-. новода выполнен гребневым с шириной гребня, 15 соответствующей 0,3 ширины отрезка волновода.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — вид выходного конца отрезка волновода.
Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике содержит сверхвысокочастотный генератор 1, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор
731402
2 и основной канал направленного ответвителя 3 к размещенному между полюсами электромагниту 4 отрезку 5 волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита 4, а к его выходному концу прижат исследуемый образец 6 полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка 5 волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя 3 подключен
1детектор 7, соединенный, с индикатором 8, причем отрезок 5 волновода выполнен гребневым с шириной d гребня 9, составляющей 0,3 ширины а отрезка 5 волновода.
11епь обмотки электромагнита 4 подключена к блоку 10 питания. Индикатор 8 состоит из усилителя 11 и двухкоординатного самописца 12, подключенного к резистору 13.
Устройство работает следующим образом.
Исследуемый образец 6 полупроводника прижимают к выходному концу отрезка 5 волновода. При этом практически закорачивается отрезок 5 волновода и по поверхности исследуемого образца 6 протекают СВЧ токи, кото. рые имеют максимум в зазоре, заключенном между гребнем 9 и широкой стенкой отрезка 5 волновода. Это в свою очередь приводит к созданию магнитного поля СВЧ волны у поверхности исследуемого образца 6, которое тоже имеет резко выраженный максимум в этом же зазоре. Электрическое поле же в зазоре практически равно нулю. Такое распределение магнитного поля в площади поперечного сечения отрезка 5 волновода приводит к тому, что при включении внешнего магнитного поля, геликониая волна в .исследуемом образце б возбуждается в основном только в объеме, находящегося напротив зазора гребень 9 — широкая стенка отрезка 5 волноводе Последнее обстоятельство е u) в1 (в - ь")
x".с . ь а" В -S")+г
0 с
I где В и В" — напряженность магнитного поля двух соседних геликонных резонансов.
Таким образом, выполнение отрезка 5 волновода гребневым позволяет увеличить разрешающую способность устройства по площади зондирования по сравнению с прототипом, Выбор отношения ширины гребня 9 к ширине отрезка 5 волновода равным 0,3 дает наилучшую разрешающую способность. Дальнейшее уменьшение этого отношения приводит к ее ухудшению. связано с тем, что геликокная волна может возбуждаться только магнитной компонентой электромагнитной волны.
Изменяя напряженность внецл его магнит5 ного поля, добиваются возникновения геликонно. го резонанса в объеме исследуемого образца 6, находящегося напротив зазора гребень 9 -- широкая стенка отрезка 5 волновода. Геликонный резонанс проявляется уменьшением отраженного от исследуемого образца 6 сигнала до минимального значения.
Отраженный сигнал через направленный ответвитель 3 поступает на детектор 7, где детектируется и подается на вход усилителя 11. С выхода усилителя ll сигнал поступает íà Y-вход двухкоординатного самописца 12. На X-вход двухкоординатного самописца 12 подается напряжение, снимаемое с резистора 13, которое пропорционально величине магнитного поля.
При известной величине резонансного магнитного поля концентрацию носителей тока определяют по формуле д с. N . --:=". -- 1и где c= 3 ° 10" м/сек; е= 1,6 ° 10 1 л;
Жо = 8 85:10 Ф/м;
N — целое число, обозначающее порядок
30 геликонного резонанса;
3< — диэлектрическая постоянная решетки материала исследуемого образца 6; м — частота СВЧ сигнала;
d — толщина исследуемого образца 6;
 — напряженность магнитного поля, при которой наступает геликонный резонанс N-го порядка.
Если порядок геликонного резонанса неизвестен, то концентрацию носителей тока опре4О деляют по формуле
Формула изобретения, Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике, содержащее сверхвысокочастотный генератор, подключенньгй через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью
731402 перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, отрезок волновода, вы6 полнен гребневым с шириной гребня, составляющей 0,3 ширины отрезка волновода.
Исто .ники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР Р 456203, кл. G 01 R 31/32, 1972 (прототип).
ЦНИИПИ Заказ 1497/22
Тираж 1019 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
