Cтраница 1
Холловские измерения от комнатной температуры до 25 К были проведены на образцах п - и / ( - типа с примесью ванадия; тип образцов контролировался с помощью контрлегирования. Анализируя эти данные можно сделать заключение о верхнем пределе числа состояний, вводимых ванадием, и, следовательно, оценить эффективный коэффициент распределения. Этот верхний предел зависит от энергии предполагаемого состояния. Была рассчитана также холлов-ская подвижность, температурная зависимость которой оказалась такой же, как и для нелегированных образцов германия. [1]
Основные трудности холловских измерений обусловлены движением жидкости вследствие силы Лоренца и тепловой конвекции, а также наличием в пробном образце пузырьков. Движение жидкости, особенно при наличии температурных градиентов, вызывает паразитные напряжения, которые трудно анализировать или устранить. Лучшим решением этой проблемы является применение очень тонких измерительных ячеек и, таким образом, подавление движения жидкости за счет гидродинамического сопротивления. Тонкая ячейка оказывает также благоприятный эффект на увеличение значения холлов-ского напряжения, так что основным ограничением такого подхода является, по-видимому, требование изготовлять ячейки с известной однородной толщиной. Однако тонкая ячейка увеличивает трудности, вызываемые пузырьками. [2]
Таким образом, холловские измерения на постоянном электрическом токе и магнитном поле требуют проведения четырех измерений с изменением полярности тока и магнитного поля. Применение переменного тока, уменьшая вклад паразитных градиентов температур, требует, однако, проведения не намного меньшего числа измерений, а именно трех. [3]
Температурная зависимость концентрации носителей заряда, полученная из холловских измерений при 4 - 300 К, позволяет определять энергию ионизации основной легирующей примеси, по ее величине произвести идентификацию примеси [55], а также определить степень компенсации примесями, имеющими заряд противоположного знака. [4]
Анализ температурной зависимости концентрации носителей заряда, определенной по результатам холловских измерений, является одним из основных способов изучения примесей в полупроводниках. Цель такого анализа состоит в определении типа и числа примесей, имеющихся в полупроводниковом материале, их концентраций и энергий ионизации, вклада каждого из локальных уровней в общую концентрацию носителей заряда, спектра возбужденных состояний уровней и других характеристик. Основные причины, ограничивающие применение этого метода, связаны, например, с электропроводностью по примесным уровням в области низкой температуры и вырождением при больших концентрациях примесей. [5]
Однако геометрия его прибора довольно далека от реальных приборов для холловских измерений с металлическими контактами для инжекции тока и для измерения электрохимического потенциала. [6]
Nfi - концентрация донорных центров с энергией ионизации АЯД) было проведено сопоставление данных холловских измерений и измерений методом ЭПР. [7]
NZ - концентрация донорных центров с энергией ионизации ЛЯД) было проведено сопоставление данных холловских измерений и измерений методом ЭПР. [8]
Экспериментальные точки, как и следовало ожидать, смещены вправо от прямой Л / ЭПР 4 87 пх, поскольку холловские измерения дают концентрацию всех нескомпенсированных ионизованных донор ных центров ( как азотных, так и других), в то время как методом ЭПР измеряется концентрация только азотных нескомпенсированных центров. [9]
Экспериментальные точки, как и следовало ожидать, смещены вправо от прямой Л / ЭПР 4 87 пх, поскольку холловские измерения дают концентрацию всех нескомпенсированных ионизованных донорных центров ( как азотных, так и других), в то время как методом ЭПР измеряется концентрация только азотных нескомпенсированных центров. [10]
В своих лекциях о полупроводниках Зейтц рассказывал о природе примесных уровней в S1 и Ge и привел значения энергий ионизации акцепторов группы III и доноров группы V, которые были получены Пирсоном и Бардином из Лаборатории белл телефон [1] из температурной зависимости плотности носителей, определенной на основании измерений сопротивления и холловских измерений. Он также обсуждал сделанный ими вывод о том, что энергии ионизации акцепторов группы III ( 0 048эВ) и доноров группы V ( 0 045 эВ) находятся в разумном согласии с простой моделью эффективной массы для водородоподобных примесей. Именно тогда, во время лекции, мне пришла идея использовать фотоионизацию неионизованных водородоподобных примесных центров в Si и Ge для изготовления ИК приемников. [11]
Образец охлаждался в рефрижераторе растворения, а магнитное поле, перепендикулярное границе, создавалось сверхпроводящим соленоидом и могло изменяться непрерывно от 0 до 9 Тл. Холловские измерения в слабых полях показали, что типичные подвижности электронов составляют 9700, 31 000 и 33000 см2 В 1 Ь-1 при температурах соответственно 300, 77 и 4 2 К. [12]
Однако измерять эффект Холла труднее, чем проводимость, образцы требуются ббльших размеров, более сложной геометрии и ( если не принимать специальных мер предосторожности) открытые с торцов. Как и обычно в холловских измерениях, следует должным образом учитывать геометрические эффекты. Сопротивление контактов, представляющее проблему в образцах, предназначенных для измерения сопротивления, здесь не играет роли, по крайней мере в схеме с разомкнутой холловской цепью. [13]
Как известно, эффект Холла относится к гальваномагнитным явлениям и состоит в появлении холловского электрического поля ( измеряемого через холловскую разность потенциалов 1 / х) в перпендикулярном направлении по отношению к току и магнитной индукции при помещении образца с текущим по нему электрическим током силой / в перпендикулярное току магнитное поле с индукцией В. Наиболее удобной формой образца для холловских измерений является форма прямоугольного параллелепипеда, так как эффект Холла поперечный. Разработаны также холловские измерения по методу Ван-дер - Пау, позволяющие исследовать образцы в виде тонких пластин произвольной формы. Практически удобнее, однако, применять круглые или квадратные пластины с симметричным расположением контактов. Следует отметить значительно более высокую погрешность измерений по методу Ван-дер - Пау по сравнению с измерениями на образцах в виде параллелепипеда. [14]
Очевидно, что термообработка сильно легированных монокристаллов может ускорить процесс перехода легирующей примеси в твердый раствор. Специально отобранный монокристалл германия с As, в котором наблюдалось значительное расхождение данных холловских измерений и радиоактивационного анализа, был подвергнут отжигу в атмосфере водорода при температуре 870 С в течение трех часов с последующей закалкой в воду. В результате термообработки концентрация носителей заряда в кристалле увеличивалась почти вдвое: с 2 5 1018 см-3 до 4 1019 см 3, а данные холловских измерений и активационного анализа практически совпали. По-видимому, образование хвостов обусловлено осаждением легирующей примеси на дислокациях и на других дефектах структуры. При термообработке осажденная на дефектах примесь переходит в твердый раствор, приводя к значительному увеличению концентрации носителей заряда в образце. Интересно отметить, что термообработка привела к заметному уменьшению выхода кластеров в исследованном образце: до термообработки концентрация кластеров Ge2 и Ge3 в кристалле составляла соответственно 3 4 10 и 4 5 10 - 4 ат. [15]