1
Изобретение относится к области изучения проводимости полупроводниковых материалов.
Известен способ измерения концентрации носителей тока в полупроводниках и полуметаллах, в котором пло.ск.ий образец помещают в скрещенные катущки индуктивности и постоянное магнитное поле, параллельное плоскости сечения катущек и перпендикулярное к плоскости образца, подают электрический сигнал на одну из катушек, возбул дая в образце геликонную волну, благодаря которой во второй катушке индуцируется сигнал. Этот сигнал подают на индикатор для определения концентрации носителей тока по величине частоты полуволнового резонанса в образце при данном значении внещнего магнитного поля.
Однако этот способ в применении к кристаллам с анизотропной эффективной массой носителей тока приводит к погрешностям, в некоторых случаях превышающим 100%, так как резонансные значения магнитной индукции сильно зависят от ориентации кристаллографических направлений относительно магнитного поля и волнового вектора.
Предлагаемый способ позволяет .значительно повысить точность измерений и -при этом позволяет проводить измерения,-не прибегая к использованию сильных магнитных полей.
Это достигается тем, что широкие грани образца орие)1тируют перпендикулярно к кри5 сталлографическому направлению, для которого циклотронная подвижность измеряемых носителей тока максимальна. В случае многодолинной зонной структуры следует брать максимальную среднюю по эквивалентным 10 долинам циклотронную подвижность. Эта операция может быть проведена различными способами.
Если, например, известна структура зоны лроводимости и валентной зоны, то можно вычислить, для какого кристаллографического направления средняя циклотронная подвнжность максимальна и взять для измерений образец с широкими гранями, перпендикулярными этому направлению.
0 Если зонная структура неизвестна, то можно провести измерения размерных геликонных резонансов для различных кристаллографических направлений и определить концентрацию по тому кристаллографическому нанравлению, для которого средняя циклотронная подвижность максимальна, а зависимость между резонансными значениями частоты и .магнитной индукции нрямолинейна.
Таким образом, для измерения концентрации электронов в висмуте и его сплавах (например, Bi-Sb) необходимо, во-первых, широкие грани образца ориентировать перпендикулярно к биссектрисному направлению, .например, путем проверки рентгенографическим методом и шлифовки. Затем образец помещают в однородное магнитное ьоле, перпендикулярное к широким граням образца, возбуждают в ием поперечную электромагнитную (.геликонную) волну, расиростраияюш,уюся параллельно нормали к широким граням, изменяя магнитную индукцию при .постоянной частоте, добиваются возникновения размерного резонанса геликонов в образце. {Установка размерного резонанса путем изменения частоты при постоянном значении магнитного поля может привести к грубым ошибкам из-за расстройки генератора стандартных сигналов). .Путем последовательной установки различных значений частоты проверяют наличие линейной зависимости между .резонансными значениями частоты и магнитной индукции. Концентрацию электронов определяют, .например, по формуле, хорошо выполняющейся для низких и высоких частот вплоть до нескольких гигагерц:
ft 7,82. /d гдe , 3, 5, . . . - поря1ДО|К размерного резонанса, т. е. число полуволн на толшине образца;
425097
/ - частота, гц;
d - толщина образца, м;
Во - резонансное значение магнитной индукции, тл.
Предлагаемый способ применим не только дри возбуждении геликонов с помощью катушек индуктивности, но и в случае использования полосковой полноводной и другой техники. Он найдет применение для контроля анизотропных полупроводников и полуметаллов при разработке приборов на основе этих материалов, а также в условиях производства самих этих материалов.
Предмет изобретения
Способ измерения концентрации носителей тока в анизотропных полупроводниках и полуметаллах, состоящий в воздействии на плоский образец :ма1лиит1ным полем, перпендикулярным к широким граням образца, возбуждении геликонпых воли, распространяющихся вдоль нормали к щироким граням образца и
определении концентрации по величине магнитной индукции, соответствующей размерному резонансу геликонов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, широкие грани образца ориентируют перпендикулярно к кристаллографическому направлению, для которого средняя циклотронная Т1одвил иость носителей тока максимальна.
