Способ определения подвижности носителей заряда в твердых телах

)5 Н 01 Ь САНИ ЕНИ ИЭОБРЕ ДЕТЕЛЬСТВ ТОР СКОМУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1000945, кл. С 01 В 31/26, 1980.Мадцег В. Ю. еС а 11. МщпеСоСгапзсопйцсСапсе зСцбу оГ зцгГасе ассцвц 1 аИоп 1 ауегз Ыи Аз. ВцгГасе Бс., 1978, 112 73, р. 545-546.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ(57) Изобретение относится к области полупроводниковой техники и материаловедения и может быть использовано для определения подвижности носителсй заряда в металлах, вырожденных полупроводниках, структурах металл- диэлектрик-полупроводник, гетеропереходах, бикристаллах и других действующих устройствах электронной техники. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности. После предварительного определения подвижности носителей заряда по магнитосопротивлению при индукции магнитного поля В. производят измерения зависимости амплитуды А, Осциляции производной магнитосопротивления измеряются в точках максимумов и минимумов при температуреобразца Т, устанавливаемой в пределах 12 еУ 2 й-К ш сТсЬ еВ/Ъв, и при изменении индукции магнитного поля В в пределах1 м 1 СВ С 2 фУ 1 ИЪ,/ВЕ, ГдЕ К - ПОСТО- янная Больцмана, - постоянная Планка, ш - циклотронная масса электро". на, е - заряд электрона. Используя измеренную зависимость А от индукции С, магнитного поля В, вычисляют уточненное значение подвижности носителей ааеела 1 е ло формуле Р" Е/221 е 1 лВ/аф Д(1/В - ВВУа,/Ье 1 . Э мл,001 12893Изобретение относится к областиполупроводниковой техники и материаловедения и может быть использованодля определения подвижности носителейзаряда в металлах, вырожденных полупроводниках, структурах металл -диэлектрик - полупроводник, гетеропереходах, бикристаллах и другихдействующих устройствах электроннойтехники. 1 ОЦель изобретения - повышение чувствительности и точности.На фиг, 1 изображена принципиальная схема измерений, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость производной магнитосопротивления йБ/Ч ДП-транзистора от индукции магнитного поля В при фиксированном значении напряжения на затворе Ч = 15 В (пунктир-огибающая);на фиг, 3 - зависимость относитель"ной амплитуды А осцилляций произво 1 ной магнитосопротивления МДП-транзистора от индукции магнитного поля В в1 г 5координатах 1 п А от ВСхема измерений содержит генератор 1 переменного напряжения, блок 2питания, источник 3 магнитного поля(соленоид), датчик 4 индукции магнитного поля, источник 5 постоянного тока, селективный вольтметр 6, двухкоординатный самописец 7, объект исследования (на фиг. 1 выделен пунктиром), в качестве которого выбранполевой транзистор 8 с изолированным 35затвором, слоем диэлектрика 9, проводящим слоем 10, токовыми контактами 3 1 и подложкой 12,П р и м е р, Проиллюстрируемприменение способа на примере определения подвижности электронов в инверсном слое кремниевого МДП-транзистора, изготовленного на подложке/20 Ом см. Толщина окисла составляет0,1 мкм, площадь структуры3 РсмИзмерение производной магнитосопротивления ЙВ/йЧ (фиг. 2) при фиксированном напряжении на затворе Ч15 В проводится по модуляционнойметодике в процессе изменения индукции магнитного поля В от 1 до 3 Тл,Установленное значение температурыудовлетворяет условию реализации551 РТшспособа - - в -9во всем ин 2 Л Ь еВ.тервале значений магнитной индукции, Таким образом, значения индукции магнитного поля, приложенного перпендикулярно поверхности Б, при измерении зависимости ЛН/ЙЧ удовлетворяют23 1 сТщровсво всем7 Ъеисследуемом интервале. На фиг. 3 определяют изменение величины обратной индукции магнитного поля д(/В), исходя из условия линейности зависимости натурального логарифма амплитуды осцилляций магнитосопротивления Гп А отВ/В. Амплитуда осцилляций магнитосопротивления А измеряется в точках максимумов или минимумов производной магнитосопротивления (точках касания огибающей с графиком функции ЙНЙЧ . Далее определяют изменение логарифма амплитуды осцилляций магнитосопротивления д(1 п А), соответствующее величине д(1/В), и вычисляют подвижность ч носителей заряда по формуле условию г 1 (1 п А) . 71 сТтпс2 У д( В) 1 еДля рассматриваемого примера значения величин, определенные по фиг. 3, равны д(1 п А)= -2,50, й( 6/В) = 0,147 Тл, Подставляя указанные выше численные значения величин, входящих в расчетную формулу, получают значение подвижности электронов1, 17 м "/Вс. Формула изобретения Способ определения подвижности носителей заряда в твердых телах, включающий приложение к образцу тянущего 17 291где 1 с = 1,36 П Лж/К и Ь = 1,05 к х 1 О Дж - постоянные Больцмана и Планка соответственно е =60 х"9У У х 10 Кл - заряд электрона, щс0,19 ш - эффективная циклотронная масса электрона в плоскости (100).ММ, ш = 9,11 10 кг - масса электрона, 1 Тл с В с 3 Тл - индукция магнитного поля, Подвижность носителей заряда определенная известным способом по измеренному значению магнитной индукции В , при котором возникают квантовые социлляции магнитосопротивления (фиг. 2), равна Р,"-0,8 м /Вс (В, 1,2 Тл).злектрического и магнитного полей, при постоянной температуре, измерение значения индукции магнитного поля В при котором возникают осцилляции производной магнитосопротивления, и 5 определение подвижности носителей заряда р, расчетным путем, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, температуру образца устанавливают исходя из условия1 тев с Тс 1 евиБГщ15 измерение зависимости амплитуды ос,цилляций производной магнитосопротивления производят при изменении индукции магнитного поля В в пределах2 Ъ 1 сТтп,сВ (,4"ЕеГ,расчетный путем находят значение под,вижности носителей заряда по формулеи- -- "1 1 а(1 п А) Л 1 сТтп 1 И д 1 В). Ье где рВ Аа(2 п А)- ь( 1/В)Т подвижность носителей заряда;подвижность носителей за"ряда, определенная известным способом при индукции магнитного поля Виндукция магнитного поля,амплитуда осцилляций производной магнитосопротивления;изменение логарифма величины А;соответствующее изменениевеличины обратного магнитного лоля;постоянная Больцмана;постоянная Планка;величина заряда носите-лей;циклотронная масса злектрона;температура образца.12893 П Составитель Л. Снова Техред И.Попович ов Корректор С. Черн едакт аказ изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 364 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 035, Иосква, Ж, Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб , д.