Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике Советский патент 1980 года по МПК H01L21/66 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известно устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике, содержащее сверхвысокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка волновода, при зтом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором 1.

Однако известное устройство имеет низкую разрешающую способность.

Цель изобретения - повыщение разрешающей способности.

Для этого в устройстве для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике.

содержащем сверхвысокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, продольная .ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпен10дикулярном продольной оси отрезка волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, отрезок вол- . новода выполнен гребневым с шириной гребня,

15 соответствующей 0,3 ширины отрезка волновода.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - вид выходного конца отрезка волновода.

20

Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике содержит сверхвысокочастотный генератор 1, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор 2 и основной канал направленного ответвителя 3 к размещенному между полюсами электро магниту 4 отрезку 5 волновода, продольная ось которого ориентирована перпенднкулярно плоскостям полюсов электромагнита 4, а к его выходному концу прижат исследуемый образец 6 полупроводника, установленный с возмож ностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка 5 волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя 3 подключен (детектор 7, соединенный. с индикатором 8, причем отрезок 5 волновода выполнен гребневым с шириной d гребня 9, составляющей 0,3 щири ныа отрезка 5 волновода. Цепь обмотки электромагнита 4 подключена к блоку 10 питания. Индикатор 8 состоит из усилителя 11 и двухкоординатного самописца 12, подключенного к резистору 13. Устройство работает следующим образом. Исследуемый образец 6 полупроводника прижимают к выходному концу отрезка 5 волновода. При зтом практически закорачивается отрезок 5 волновода и по поверхности исследуемого образца 6 протекают СВЧ токи, кото. рые имеют максимум в зазоре, заключенном гребнем 9 и щирокой стенкой отрезка волновода. Это в свою очередь приводит к соз данию магнитного поля СВЧ волны у поверхности исследуемого образца 6, которое тоже имеет резко выраженный максимум в этом же зазоре. Электрическое поле же в зазоре практически равно нулю. Такое распределение магнитного поля в площади поперечного сечения отрезка 5 волновода приводит к тому, что при включении внешнего магнитного поля, геликон ная волна в исследуемом образце 6 возбуждается в основном только в объеме, находящегося напротив зазора гребень 9 - цшрокая стенк отрезка 5 волновод Последнее обстоятельство

ас.с - о-в-в Г(вЧв)- 2 |в-в н

Г

аЛ2

е-ии-а (в-в)

где в и В - напряженность магнитного поля двух соседних геликонных резонансов.

Таким образом, вьшолнение отрезка 5 волновода гребневым позволяет уветшчить разрешающую способность устрюйства по площади зондирования по сравнению с прототипом.

Выбор отношения ширины гребня 9 к ширине отрезка 5 волновода равным 0,3 дает наилучшую разрешающую способность. Дальнейшее уменьшение этого отношения приводит к 5 ухудшению.

(B-bfJ

0)4 .

мЗ.

JC

Формула изобретения Устройство для измерения концентрации носителей тока в.полупроводшгке, содержащее сверхвысокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор к основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромагнита отрезку волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью связано с тем, что геликонная волна может возбуждаться только мапштной компонентой электромагнитной волны. Изменяя напряженность внецшего магнитного поля, добиваются возникновения геликокного резонанса в объеме исследуемого образца 6, находящегося напротив зазора гребень 9 -- широкая стенка отрезка 5 волновода. Геликонный резонанс проявляется уменьщением отраженного от исследуемого образца 6 сигнала до минимального значения. Отраженный сигнал через р)аправленный ответвитель 3 поступает на детектор 7, где детектируется и подается на вход усилителя 11. С выхода усилителя II сигнал поступает на Y-вход двухкоординатного самописца 12. На Х-вход двухкоординатного самописца 12 подается напряжение, снимаемое с резистора 13, которое пропорционально величине магнитного поля. При известной величине резонансного магнитного поля концентрацию носителей тока определяют по формуле ои-а где с 3 Ю м/сек; .6.1б Кл; ёо 8,85;. Ф/м; N - целое число, обозначающее порядок геликонного резонанса; Sj диэлектрическая постоянная решетки материала исследуемого образца 6; О) - частота СВЧ сигнала; d - толщина исследуемого образца 6; В - напряженность магнитного поля, при которой наступает геликонный резонанс N-ro порядка. Если порядок геликонного резонанса неизвестен, то концентрацию носителей тока определяют по формуле

перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повыщения разрешающей способности, отрезок волновода, выполнен гребневым с шириной гребня, составляющей 0,3 ширины отрезка волновода.

Источники информащ1и, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 456203, кл. G 01 R 31/32, 1972 (прототип).