Устройство для измерения эдс поперечного эффекта нернста этингсгаузена в полупроводниковых материалах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 0121/бб с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3009,80(72) Авторы изобретения Е.П. Сабо и Ю.Д. Титаренко 1) Заявитель 4) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС ПОПЕРЕЧНОГО ЭФФЕ НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХобразца с п и холодильн ричиной поя эффекта Риг овеикавлеинагревате- Металличеси 5 холоий контакт Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для измерения ЭДС поперечного эФФекта Нернста-Эттингсгаузена 5 в полупроводниковых материалах.Известно устройство для измерения поперечного эффекта.Нернста-Эттингсгаузена 13 . В этом устройстве градиент температуры создается блоками нагревателя и холодильника, между которыми устанавливается образец. ЭДС измеряется с помощью зондов.Недостатком этого устройства является наличие теплообмена меящу окружающей средой и образцом, теплоотвод по измерительным зондам и термопарам, что нарушает условия иэотермичности и приводит к ошибкам при измерениях.Известно также устройство для из мерения ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена в полупроводниковых материалах 2, содержащее нагреватель, холодильнйк и регистрирующий прибор. 25Недостатком этого устройства является его непригодность для измерений при температурах свыше 500 оК, что вызвано необходимостью применения иэомерующих прокладок, которые ухудщают тепловой контакт рхностями нагревателяПоследнее является п нияпаразитного сигналаЛедюка.Целью изобретения является расширение температурного диапазона измерений и обеспечение исследования неоднородностей в полупроводниковых материалах.Поставленная цель достигается тем,что нагреватель и холодильник выполнены в виде набора пластин металла идиэлектрика, причем металлическиепластины соединены с регистрирующимприбором.- На.чертежЕ приведена упрощеннаясхема устройства.Образец 1 помещен междулем 2 и холодильником 3.кие пластины 4 нагревателядильника имеют электрическс поверхностями образца 1,Градиент температур в образце измеряют с помощью термопар б. С помо-щью коммутатора 7 к регистрирующемуприбору 8 подключают любую пару металлических пластин. Образец питают отисточника тоКа 9. Нагреватель и холо",цильник выполнены из набора пластинметалла и диэлектрика.В качестве диэ-,лектрика используют пластинки окиси бериллия, две грани большой площади которых металлизированы. Пластинки тугоплавкого металла (вольфрама,молибдена) прокладывают между этимигранями, после чего весь этот наборсваривают в вакууме диффузионной сваркой, что обеспечивает монолитностьи высокую прочность блоков. Для обес-печения перепада температур один изблоков снабжают резистивным нагревателем. Таким образом, структура нагревателя и холодильника представляютсобой чередующиеся слои металл-диэлектрик-металл, причем металлические пластины используются в качестве линейных зондов для измерениякинетических эффектов (ЭДС ПЭНЭ, Холла, электропроводности, термо-ЭДС),а пластины диэлектрика исключаютэлектрическое закорачивание полезного сигнала между выбранной для измерений парой зондовНагреватель ихолодильник предлагаемого устройства,однородные в тепловом отношении ирегулярно неоднородные в электрическом, обеспечивают хороший тепловойконтакт с поверхностью образца, эффективно закорачивая паразитный сигнал Риги-Ледюка, В то же время линейные зонды, контактируя с поверхностью образца по большой площаДи, обеспечивают надежный и воспроизводимыйэлектрический контакт при высокихтемпературах. Теплоотвод по ним практически полностью подавлен, так какблок в целом однороден по тепловымсвойствам, что обеспечивается оптимальным соотношением толщин пластиндиэлектрика и металла (10 к - 20).Наличие большого .количества зондов,контактирующих с образцом по двумего оппозитивным граням, позволяетисследовать микронеоднородности вполупроводниках, измеряя распределение четырех кинетических коэффициентов (ЭДС Нернста-Эттингсгаузейа,термо-ЭДС, постоянная Холла, Удельная электропроводность).Держатель с образцом 1 монтируютв вакуумной камере, находящейся взазоре электромагнита. Внешний нагреватель (на чертеже не показан), управляемый автоматическим регулятором, задает требуемую температуруизмерений. Измерения кинетических коэффициентов проводят в двух режимах,. В первом режиме включают нагреватель 2 и на образце 1 создается градиент температур. Включение магнитного поля Н приводит к появлению 9 ДСпоперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена (Ч Я); распределение по образцу снимается либо с пар зондов4:1-4=2, 4-. 2-4=3, 4:3-44, нагревателя,либо с пар 5:1-5=2, 5 2-53, 65 Устройство для измерения ЭДС поперечного эффекта Нернста-Эттингсгау 5=3-5:4 холодильника. После измерения Чо магнитное поле выключаюти проводят измерение распределениякоэффициента термо-ЭДС по образцуЧЫ ; сигналы снимают с оппозитных5 пар зондов 41-5:1, 4:2-5:2, 4=3-5.=3Перепад температур на образце изме-ряется термопарами б.Во втором режиме нагреватель выключают и после установления теплового равновесия включают источник 9тока через образец. Включение магнитного поля Н приводит к появлению ЭДСХолла (ЧВ), распределение которой наобразец снимается с оппозитных парзондов 4=1-5.=1, 4:2"5:2, 4=3-5:3После выключения магнитного поляизмеряют распределение удельногоэлектросопротивления по образцу (Ч )",сигналы. Ч снимаются либо с пар зондов 4:1-4:2, 4:2-4=3, 4=3-4:4 на 20 гревателя либо с пар 5=1-5:2, 5:25:3, 5:3-5:4, холодильника.Таким образом, измеряя перечисленные гальвано- и термомагнитные сигналы между соответствующими парамизондов, определяют пространственноераспределение соответствующих параметров (О, й, Ь ,о ) и делают выводы о степени однородности исследуемого образца в широком интервале температур (300-1000 оК),П р и м е р. Нагреватель и холодильник были выполнены из наборапластинок окиси бериллия размеромб х 9 х 1,45 мм, грани 6 х 9 которыхбыли металлизированы никелем. Междуними прокладывались пластинки извольфрама толщиной 0,1 мм. Весь этотнабор диффузионно сваривался в вакууме. Готовы блок имел размерыб х 9 х 28 мм, Нагреватель и холо 40 дильник с образцом монтировались надержателе, который помещался в вакуумную камеру, расположенную междуполюсами электромагнита. Измеренияпроводились в атмосфере инертного газа. Для измерений ЭдС Нернста-Эттингсгаузена был выбран образец свинцай-типа с концентрацией 1, 2210 смПрименение в предлагаемом устройстве нагревателя и холодильника, выо полненнйх из набора пластин металлаи диэлектрика, позволяет расширить диапазон измерений ЭДС ПЭНЭ и другихгальваномагнитных и термоэлектрических эффектов до 1000 К и обеспечивает возможность исследования неодно-,родностей в полупроводниковых материалах в широком интервале температур.Использование предлагаемого устройства значительно расширяет экспериментальные возможности исследователей,работающих в области физики полупроводников.формула767870 Составитель Л,СмирновРедактор Н.Коляда Техред Н. Граб Корректор М.Демч гПодписно ого комитета СССР ений и открытий Раушская наб., 49 Тираж 844 ВНИИПИ Государствепо делам изобр 113035, Москва, Жаказ 7 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Прог.ктная,зена в полупроводниковых материалах, содержащее нагреватель, холодильник и регистрирующий прибор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерений и обеспечения исследования неоднородностей в полупроводниковых материалах, нагреватель и холодильник выполнены в виде набора пластин металла и диэлектрика, причем металлические пластины соединены с регистрирующим прибором. Источники информации,принятые во внимание при экспертиз1. Аверкин Е.М. "Лабораторная установка для измерения кинематических параметров в полупроводниках. Сборник научных трудов аспирантов Воронежского Госуниверситета 1962, вып. 2, с. 3-7. 2. Авторское свидетельство СССРо Р 187859, кл. Н 01 Ь 37/00, 19 б 5.