УСТРОЙСТВО для БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Советский патент 1970 года по МПК G01R31/00 

Изобретение относится к области производства и применения полупроводниковых материалов и может быть использовано для контроля качества и из мерення основных электрофизических пара.метров в заводских и лабораторных условиях.

Известны различные волноводные устройства для измерения холловской подвижности и электропроводности полупроводниковых материалов. Однако с помощью этих устройств невозможно измерять электропроводность и холловскую подвижность на одной установке. При измерении холловской подвижности в них используется сложная система .индикадии состояния поляр изации СВЧ-волны, взаимодействующей с образцом, помещенным .в постоянное магнитное Поле. В большинетве этих устройств образец находится внутри волновода, что приводит к дополнительным ощибкам из мерений, обусловленньгм влиянием формы образца на условия распространения СВЧ-волны.

Целью изобретения является обеспечение одновременного измерения проводимости и холловской подвижности.

Для этого к боковым плечам турникетного сочленения пр,исоединены коротказамыкающие порщни на таком расстоянии от его центра, при котором электрическая длина боковых плеч отличалась бы «а нечетное число четвертей длин волн, а сигнал в среднем прямоугольно-м плече отсутствовал при замыкании круглого илеча образцов.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показан график зависимости модуля (Т).

Схема устройства содержит ОВЧ-генератор /, ферритовый вентиль 2, измерительную линию 3, турникетное сочленение 4, балансирующий аттенюатор 5, короткозамыкающие

порнши 6, детектор 7, селективный усилитель 5, образец 9 ,и .соленоид 10, буквой Z с индексами обоз-начены плечи тур«икетнаго сочленения (Zs и Ze) соответствуют двум, взаимно перпендичс1уля рНЫ1М 1ноля рИзаи(, с KOTOipbiiMiH м.ожет

распростраияться волна Яц, в круглом волноводе турникетного сочленения.

СВЧ-.мощность от генератора /, промодулированная по амплитуде меандром, через вентиль 2 поступают в .плечо Zi турникетного сочленения. Половина ее уходит в круглый волновод (плечо Zs), а другая половина делится поровну между боковыми плечами Za и Zs турникета. Диаметр круглого волновода таков

(6,2 мм), что в нем распространяется только волла //п. При отсутствии магнитного поля она не иЗМеняет своей поляризации, отражаясь от образца, прижатого к открытому фланцу круглого волновода. Турникетное сочленение

образец волны и алализатора волны, отраженной ют образца.

Настройка предлагаемого устройства производится в два этаПа. Сначала устанавливают такую электрическую длину одного из боковых плеч, которая бы отличалась ,на нечетное число четвертей длин волн от длины другого бокового плеча, затем лри отсутствии ма гнитного ноля одновременным неремещением короткозамыкающих по:ршней добиваются минимального прохождения СВЧ-мощности в среднее плечо Z4 турникетного сочленения. Лосле настройки коэффициент отражения от турникетного сочленения в сторону генератора становится равным коэффициенту отражения (Г) от обраэца 9.

График зависимости модуля Г от удельного сопротивления образца (см. фиг. 2) .рассчитан для 1К|рем1Н|Ня и .арсенида Г1ал-лия на Частюте 37 ггц. Удельное сопротивление испытуемого матер иалл у1ста1на|вл1и|вают imo этому 1г;рафи1ку пасле.ап|ре деле1Ния Г -с помощью 1И13ме(р1Итель:Н;ОЙ Л|И1Н И1И,5.

Для- измерения холловской подвижности вкЯЮчается магнитное поле Япараллельно оси круглого .волновода турнвкетного сочленения. При этом отраженная от образ/ца волна становится эллиптн1чески поляризованной (эффект Керра), а в плече Z4 .появляется СВЧ-мощность, пропорциональная холловской нодвижности испытуемого .материала. Соответствующий сигнал t/x на детекторе 7 фиксируется селективным усилителем 8. Для определения холловской подвижности ;ix по этому сигналу исключают .коэффициент передачи детекторной секции и лсилителя.

Для этого калибруют сигнал U смещением положения короткозамыкающих норщней 6 на расстояние А/, которое вызывает на выходе усилителя калибро.вочный сигнал (/к, пропорциональный Д/. При квадратичном режиме детектирования формула для определения холловской подвижности |д,х записывается в виде

А I 1,2 HX - 4- m,

в rCu П , J/i,

где т С/к/-в - длина волны в плечах Z2 и Zs, R о - функция частоты, диа.метра .волновода, удельного сопротивления ,и диэлектрической проницаемости испытуемого материала.

Предмет изобретения Устройство для бесконтактных измерений

электропроводности и холловской ПОДВИЖ.НОсти носителей тока в полупроводниках на СВЧ, содержащее СВЧ-генератор, .феррито.вын ве.нтиль, измерительную линию с турникетным сочленением, соленоид и .селективный усилитель, отличающееся тем, что, .с целью обеспечения возможности одновременного измерения проводимости и холловской подвижности, к боковым Плечам турникетногосочлененияприсоединены короткозамыкающие пор.щни на таKQ.M расстоянии от центра турникета, при котоP.OIM электриЧеОкая длинна |бак1авы.х |плеч отличалась бы на нечетное число чет1вер.тей длин воли, а сигнал в среднем пря.моугольном плече отсутствовал при замыкании круглого плеча образцом.

.0,15,

to