Неруйнуючі методи контролю питомого електричного опору н-п

У ряді випадків в метрології напівпровідників віддається перевага так званим безконтактним методам вимірювання ПЕО, що пов'язано з їх певними перевагами порівняно із зондовими:

1. Неруйнуючою і незабруднюючою дією на зразки, що виміряються.

2. Можливістю вимірювання зразків з високими перехідними опорами контактів (полікристали, спечені порошки, розплави, полікристаличні плівки і інше.).

Правда, треба відразу обмовитися, що ці методи програють зондовим в точності і особливо в розподільчій здатності.

Існують три основні групи безконтактних методів вимірювання ПЕО:

1. Мостові методи.

2. Методи, засновані на взаємодії напівпровідника з електромагнітним полем коливального контура (LC).

3. СВЧ-методи.

Мостові методи – засновані на тому, що в одне з плечей мостової схеми,що живиться змінним струмом високої частоти, яка містить змінні опір R і ємність С, вводять зразок,що досліджується. Змінюючи значення R і С так, щоб плечі моста були урівноважені (через гальванометр тече "нульовий струм"), добиваються компенсації моста; при цьому, величина R буде рівна повному опору зразка.

При взаємодії напівпровідника з коливальним контуром LC змінюється добротність цього контура (Q).

(1.34)

За визначенням, добротність контура – це відношення його реактивного опору до активного.

Добротність контура виміряють за допомогою стандартних приладів – куметрів в області частот 30.50 Мгц.

Внесення зразка в контур викликає зміну його добротності DQ за рахунок додаткових втрат. Ці втрати пропорційні ПЕО зразка, тобто DQ = f (r). Функцію f (r) будують на основі вимірювання зразків з відомим r. Таким чином, погрішність безконтактних методів визначається, головним чином, точністю побудови градуїровочної кривої f (r).

В цьому методі зв'язок між зразком і LC-контуром може здійснюватися або через ємність, або через індуктивність.

Найбільше розповсюдження отримав метод ємнісного зв'язку (конденсаторний метод). Він застосовний до достатньо високоомних зразків. Один з варіантів цього методу застосовується в промисловості для контролю полікристалічних злитків кремнію, отриманих водневим відновленням трихлорсиланом або тетрахлорсиланом. При цьому, злиток для запобігання забруднення може бути загорнений в поліетиленову плівку.

Недоліки методу: можливість використовування зразків тільки правильної геометричної форми і невисока розподільча здатність (сильне усереднювання).

В іншому варіанті досліджуваний зразок поміщається в катушку індуктивності (індуктивний зв'язок). Цей метод застосовний для порівняно низькоомних зразків (r £ 1 Ом×см), головним чином, у вигляді порошку або розплаву, що поміщається в ампулу. Індуктивний метод не такий поширений як ємносний.

СВЧ-методи засновані на тому, що енергія СВЧ-коливань, що розповсюджуються по хвилеводу, потрапляючи на досліджуваний зразок, частково проходить через нього, частково поглинається і частково відображається (розсіюється). Різниця між потужністю падаючого і проходячого через зразок СВЧ-випромінювання виявляється пропорційною r (точніше, залежної від r).

Робочий діапазон частот – до 109 Гц. Найточнішим є варіант методу резонатора, що дозволяє достатньо точно контролювати зниження добротності (а вона для цих частот дуже велика і складає 10³.10⁴) від внесення зразка в резонатор.

Метод недостатньо точний, непрямий, тобто вимагає градуювання по спеціальних зразках, геометрія зразків обмежена розмірами порожнини резонатора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: