Способ определения удельной проводимости высокоомных микрообразцов Советский патент 1985 года по МПК G01R27/04 

О

СП

QO Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения удельной проводимости высокоомных материалов с ионным типом носителей заряда. Известен способ непосредственного определения удельной проводимости проводников, основанньй на измерении тока, протекакицего через образец Ull. Для реализации этого способа необходимо нанесение на поверхность образца металлических электродов, обеспечивающих постоянство переходного сопротивления контакта, использование электрометров с высокой чувствительностью по току и боль- . шим входным сопротивлением, что, в свою очередь, требует наделсного экранирования измерительной ячейки с образцом. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ измерения объемных удельньк сопротивлений диэлектрических материалов на заземленной подложке путем нанесения на образец электростатического заряда и определения времени его стекания С2. Недостатком известного способа ; является необходимость нанесения раб чего электрода (подложки), что трудновьтолнимо ввиду малых размеров образцов. .Металлизация поверхности может прийести к диффузионному проникновению дополнительных носителей заряда в объем .образца, что суще ственно затрудняет интерпретациюрезультатов и предъявляет высокие требования к материалу электродов и технологии их нанесения. Возникает необходимость при подборе материала металлических электродов использова вещества, слабо растворяющиеся в ма териале. Существенным недостатком сказьгоается возможность механическог повреждения микрообразца при подсоединении последнего к прибору, так как при этом появляются электрически заряженные дефекты структ. И наконе контакт микрообразец - металлический электрод может оказаться неомичесКИМ, что также снижает надежность результатов. Цель изобретения - упрощение реализации спсзсоба определения удельной проводимости высокоомных микрообразцов.. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения удельной проводимости высокоомных микроОбразцов, заключающемуся в воздействии на исследуемый образец электрического поля, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электростатическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца размещалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогиба образца при воздействии поля и после его отключения, а удельную проводимость d определяют по формуле &-Д где - диэлектрическая проницаемость образца (табличная величина) ; р - электрическая постоянная 8,85 - время процесса разгибания образца. Эксперименты могут проводиться, при разных температурах. Зависимость стрелы прогиба образца от времени f(t) перестраивается в координатах In f-t и (в случае ее линеаризации) определяется время релаксации процесса f по формуле d(ln f)/dt Теоретические предпосылки предлагаемого способа основаны на совпадении уравнений, описывающих зависимость деформации образца под действием электрического поля от времениf fД1 - exp(t/r) (3) и процесса высоковольтной поляризации его - exp(t/r)J, (4) а также процессов разгибания кристаллов при отключении поля f f exp(t/e) и деполяризации y y,exp/-t/r) , у - поверхностная плотность связанных зарядов; . 0 0 TO I То константы, определяемые из экспериментальныхданных. Действительно, удлинение поверхностного слоя образца за счет обогащения носителями зарядов (/г . (7) В этом случае стрела прогиба за счет поперечного электропереноса со ставляет f а cAj e/2h , (8) т.е. измеряемая величина f пропорци нальна у(а - параметр решетки; хЛ- степень деформации решетки вбли зи носителя заряда; h - толщина образца в направлении вектора Ё). Зна чения перечисленных величин не являются необходимьми для расчета :. Из пропорциональности f и у сле дует возможность определения характерного времени поляризации f, а затем по формуле (1) и удельной проводимости. Проведение испытания в течение времени t 7 1 ч позволяет исключить влияние на деформацию образца быстро протекающих поляризационных процессов с малым характерным временем (например, переориентацию комплексов примесь - вакансия, для которых Сг0,25 с) i На фиг. 1 представлена временная зависимость стрелы прогиба нитевид ного кристалла NaCl от времени сня тия при температуре 293 К в электр статическом пoлei на фиг. 2 - учас ки АВ и СД в полулогарифмических к ординатах. Пример. Определяют удельную проводимость нитевидных кристаллов NaCi,.выращенных из. водного раство ра хлористого натрия квалификации : х.ч. Нитевидный кристалл размерами 20-20-10 мкм приклеивают клеем БФ-2 к форфоровому держателю и поме щают в электростатическре поле плос кого конденсатора напряженностью . Испытание проводят при Т 293°К. Снимают зависимость f(t), приведенную на фиг. 1. Отклонение конца нитевидного кристалла от первоначального положения (стрела прогиба) фиксируется при помощи микроскопа МБМ-1 при увеличении 15 с точностью 10 мкм с интервалом 60 с. После выхода на насыщение участка АВ (фиг.1) электростатическое поле отключают, нитевидный кристалл самопроизвольно изгибают в противоположную сторону (f 0), и затем фиксируют процесс возвращения его в недеформированное состояние (участок CD, фиг. 1). Расчетным участком кривых является отрезок, описывахиций уменьшение стрелы прогиба (разгибание нитевидного кристалла при отключенном электростатическом поле; участок CD, фиг.1). Участок CD перестраивается в координатах 1п f-t, а участок АВ - в координатах In (f-fp)-t (фиг.2), где они удовлетворительно линеаризуются. Наклон этих прямых соответствует Т в формулах (5) и (4) сОответсч;венно и определяется методом наименьпшх квадратов. По представленным данным вычислено значение времени релаксации Гсд 2031 с. Затем по формуле (1) вычисляют удельную проводимость. Значения CD 2,1 -10 Ом согласуется с данными полученными другими способами. Реализация предлагаемого способа не требует нанесения на поверхность образца металлических электродов, что дает возможность упростить способ и устранить возможность внесения погрешности измерения за счет диффузионного проникновения дополнительных носителей заряда в объем образца. Упрощается и удешевляется измерительная схема вследствие исключения высокочувствительных электрометров и перехода от измерения электрических характеристик к измерению деформации образца. 60 40 Фиг. 2

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДЮЮСТИ ВЫСОКОШШХ МИКРООБРАЗЦОВ, заключающийся в воздействии на исследуемый образец злектрического поля, отличающийс я тем, что, с целью упрощения реализации способа, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электрическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца располагалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогибе образца при воздействии поля и после его отключения, а удельную проводимость 1у определяют по формуле С -:р- , где t - диэлектрическая проницаемость } 6о электрическая постоянная; f - время процесса разгибания образца.