Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике

Союз Советски кСоциалкстическккРеспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ 1 1 731402(28) Приоритет по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. М. Виткус, А. К, Лауринавичюс и Ю. К. Пожела Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКЕИзобретение относится к радиоизмеритель ной 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 этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором 11,Однако известное устройство имеет низкую разрешающую способность.Цель изобретения - повышение 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 исследуемыйобразец полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпеиодикулярном продольной оси отрезка волноводапри этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, отрезок вол-.новода выполнен гребневым с шириной гребня, 15соответствующей 0,3 ширины отрезка волновода.На фиг. 1 приведена функциональная схемаустройства; на фиг. 2 - вид выходного концаотрезка волновода.Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике содержит сверхвысокочастотный генератор 1, подключенныйчерез последовательно соединенные аттенюаторсвязано с тем, что геликокная волна можетвозбуждаться только магнитной компонентойэлектромагнитной волны.Изменяя напряженность внецлего магнитного поля, добиваются возникновения геликонного резонанса в объеме исследуемого образца 6,находящегося напротив заэора гребень 9 . - широкая стенка отрезка 5 волновода. Геликонныйрезонанс проявляется уменьшением отраженного от исследуемого образца 6 сигнала до минимального значения.Отраженный сигнал через направленный ответвитель 3 поступает на детектор 7, где детекти.руется и подается на вход усилителя 11. С выхода усилителя 11 сигнал поступает на У-входдвухкоординатного самописца 12, На Х-входдвухкоординатного самописца 12 подается напряжение, снимаемое с резистора 13, котороепропорционально величине магнитного поля.При известной величине резонансного магнитного поля концентрацию носителей токаопределяют по формулеа 1- С й1,игде с= 310" м/сек;е=1,6 10Жо = 885:10 Ф/м;1 ч - целое число, обозначающее порядок 30 геликонного резонанса;3- диэлектрическая постоянная решеткиматериала исследуемого образца 6;м - частота СВЧ сигнала;д - толщина исследуемого образца 6;В - напряженность магнитного поля, прикоторой наступает геликонный резонанс М-го порядка.Если порядок геликонного резонанса неизвестен, то концентрацию носителей тока опре О деляют по формуле 731402 2 и основной канал направленного ответвителя 3 к размещенному между полюсами электромагниту 4 отрезку 5 волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита 4, а к его выходному концу прижат исследуемый образец 6 полупроводника, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси отрезка 5 волновода, при этом к выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя 3 подключен 1 детектор 7, соединенный. с индикатором 8, причем отрезок 5 волновода выполнен гребневым с шириной д гребня 9, составляющей 0,3 шири. 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 этом практически закорачивается отрезок 5 волновода и по поверхности иссле. дуемого образца б протекают СВЧ токи, кото, рые имеют максимум в зазоре, заключенном между гребнем 9 и широкой стенкой отрезка 5 волновода. Это в свою очередь приводит к созданию магнитного поля СВЧ волны у поверх. ности исследуемого образца б, которое тоже имеет резко выраженный максимум в этом же зазоре. Электрическое поле же в зазоре практически равно нулю. Такое распределение маг. нитного поля в площади поперечного сечения отрезка 5 волновода приводит к тому, что при включении внешнего магнитного поля, геликониая волна в исследуемом образце б возбужда. ется в основном только в объеме, находящегося напротив зазора гребень 9 - широкая стенка отрезка 5 волноводе Последнее обстоятельство55 где Ви В" - напряженность магнитного полядвух соседних геликонных резо.маисов,Таким образом, выполнение отрезка 5 волновода гребиевым позволяет увеличить разрешающую способность устройства по площадизондирования по сравнению с прототипом,Выбор отношения ширины гребня 9 к ши.рине отрезка 5 волновода равным 0,3 дает на.илучшую разрешающую способность. Дальнейшее уменьшение этого отношения приводитк ее ухудшению. Формула изобретения , Устройство для измерения концентрации носителей тока в полупроводнике, содержащее сверхвысокочастотный генератор, подключенньгй через последовательно соединенные аттенюатор и основной канал направленного ответвителя к размещенному между полюсами электромаг. нита отрезку волновода, продольная ось которого ориентирована перпендикулярно плоскостям полюсов электромагнита, а к его выходному концу прижат исследуемый образец полупроводника, установленный с возможностью731402 ЦНИ лиал ППП "Патент",Ужгород, ул, Проектная перемещения в направлении, перпендикулярномпродольной оси отрезка волновода, при зтомк выходному плечу вторичного канала направленного ответвителя подключен детектор, соединенный с индикатором, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, отрезок волновода, вы 6полнен гребневым с шириной гребня, сос. тавляющей 0,3 ширины отрезка волново- да Истоф:ники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 456203,кл. 6 01 В 31/32, 1972 (прототип). ИПИ Заказ 1497/22 ж 1019 Подписное