Способ определения удельной проводимости высокоомных микрообразцов

(51) С 01 Н 27/04 ПО ДЕ ИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИД ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК 3%щаХСГаащ .,с я тем, что, с целью упрощения реализации способа, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электрическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца располагалась перпендикулярно некто ру напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогиба образца при воздействии поля и после его отключения, а удельную проводимостьопределяют по формулео де Р,ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 543257 (088,8)(56) 1. Иоффе А.Ф. Физика полупроводников. М., АН СССР, 1954, с. 398.2. Авторское свидетельство СССР В 212996, кл. С 01 К 27/04, 1968 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ ВЫСОКООИНЫХ МИКРО- ОБРАЗЦОВ, заключакицийся в воздействии на исследуемый образец электрического поля, о т л и ч а ю щ и й -бдиэлектрическая проницаеость;лектрическая постояннаяремя процесса разгибаниябразца.1 1144Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения удельной проводимости высокоомных материалов с ионным типом носителей заряда.Известен способ непосредственного определения удельной проводимости проводников, основанный на измерении тока, протекающего через образец 1 31 ОДля реализации этого способа необходимо нанесение на поверхность образца металлических электродов, обеспечивающих постоянство переходного сопротивления контакта, использование электрометров с высокой чувствительностью по току и большим входным сопротивлением, что, в свою очередь, требует надежного экранирования измерительной ячейки с образцом.Наиболее близким к изобретению является способ измерения объемных удельных сопротивлений диэлектрических материалов на заземленной под 25 ложке путем нанесения на образец электростатического заряда и определения времени егостекания 2.Недостатком известного способа: является необходимость нанесения рабочего электрода (подложки), что трудновыполнимо ввиду малых размеров образцов.,Йеталлизация поверхности может привести к диффузионному проникновению дополнительных носителей заряда в объем образца, что существенно затрудняет интерпретацию результатов и предъявляет высокие требования к материалу электродов и технологии их нанесения. Возникает необходимость при подборе материала ф металлических электродов использовать вещества, слабо растворяющиеся в материале. Существенным недостатком сказывается возможность механического повреждения микрообразца при подсо единении последнего к прибору, так как при этом. появляются электрически заряженные дефекты структ. И наконец контакт микрообразец - металлический электрод может оказаться неомичес ким, что также снижает надежность результатов.Цель изобретения - упрощение реализации способа определения удельной проводимости высокоомных микрообраз цов.Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения(2) Теоретические предпосылки предлагаемого способа основаны на совпадении уравнений, описывающих зависимость деформации образца под действием электрического поля от вре- мени Х 1 - ехр(с/Т) (3)высоковольтной поляризаи процессации его 7 = уо 1 - ехр(с/Т),(4) а также процессов разгибания кристаллов при отключении поляГ = Е ехр(с/Г) (5) и деполяризации1: т ехр/-с/ ),(б) у - поверхностная плотность связанных зарядов; - - константы, онределяемые из экспериментальных данных. где о, о,059 2удельной проводимости высокоомных микрообразцов, заключающемуся в воздействии на исследуемый образецэлектрического поля, консольно закрепленный наименьшей гранью исследуемый образец помещают в электростатическое поле плоского конденсатора так, чтобы наибольшая грань образца размещалась перпендикулярно вектору напряженности поля, снимают временные зависимости стрелы прогиба образца при воздействии поля и послеего отключения, а удельную проводимость 6 определяют по формулео (1)где Й - диэлектрическая проницаемость образца (табличная величина);с - электрическая постоянная8,85 10 "Ф/м,- время процесса разгибанияобразца.Эксперименты могут проводитьсяпри разных температурах. Зависимостьстрелы прогиба образца от времениГ(с) перестраивается в координатах 1 п Г-с и (в случае ее линеаризации) определяется время релаксации процессапо формуле114405Действительно, удлинение поверхностного слоя образца за счет обогащения носителями зарядов4 Е:,г. (7)5 В этом случае стрела прогиба засчет поперечного электропереноса составляетЕ = а ду е/2111(8)10 т.е. измеряемая величина Е пропсрциональна Э (а - параметр решетки; д"- степень деформации решетки вблизи носителя заряда Ь - толщина образца в направлении вектора Г). Зна чения перечисленных величин не являются необходимыми для расчета 6. Из пропорциональности Е иследует возможность определения характерного времени поляризации Г, а 20 затем по Формуле (1) и удельной проводимости.Проведение испытания в течение времени й ) 1 ч позволяет исключить влияние на деформацию образца 25 быстро протекающих поляризационных процессов с малым характерным временем (например, переориентацию комплексов примесь - вакансия, для которых С 0,25 с).30На фиг. 1 представлена временная зависимость стрелы прогиба нитевидного кристалла ЯаС 1 от времени снятия при температуре 293 К в электростатическом поле; на фиг. 2 - участ- з 5 ки АВ и СД в полулогарифмических координатах,П р и м е р. Определяют удельную проводимость нитевидных кристаллов БаС 1, выращенных из водного раство ра хлористого натрия квалификацииХсчеНитевидный кристалл размерами 20 20 10 ф мкм приклеивают клеем Бфк форфоровому держателю и поме щают в электростатическре поле плос-. кого конденсатора напряженностью 8 10 ф В/м. Испытание проводят при 9 4Т = 293 К. Снимают зависимость Е(С), приведенную на фиг. 1. Отклонение конца нитевидного кристалла от первоначального положения (стрела прогиба) Фиксируется при помощи микроскопа МБМпри увеличении 15 ф с точностью 10 мкм с интервалом 60 с.После выхода на насыщение участка АВ (фиг.1) электростатическое поле отключают, нитевидный кристалл самопроизвольно изгибают в противоположную сторону И ( О), и затем фиксируют процесс возвращения его в недеформированное состояние (участок С 0, Фиг. 1). Расчетным участком кривых является отрезок, описывающий ,уменьшение стрелы прогиба (разгибание нитевидного кристалла при отключенном электростатическом поле участок С 0, Фиг.1).Участок СР перестраивается в координатах 1 п Е-С, а участок АВ - в координатах 1 п(Е-Ео)-е (Фиг.2), где они удовлетворительно линеаризуются. Наклон этих прямых соответствует Г " в Формулах (5) и (4) соответственно и определяется методом наименьших квадратов. По представленным данным вычислено значение времени релаксации Св= 2031 с.Затем по Формуле (1) вычисляют удельную проводимость. Значения,ЛЬсв= 2,1-10 Ом согласуется с дан-. ными полученными другими способами.Реализация предлагаемого способа не требует нанесения на поверхность образца металлических электродов, что дает возможность упростить способ и устранить возможность внесения погрешности измерения за счет диффузионного проникновения дополнительных носителей заряда в объем образца. Упрощается и удешевляется измерительная схема вследствие исключения высокочувствительных электрометров и перехода от измерения электрических характеристик к измерению деформации образца.Тираж 748 Государственного коми елам изобретений и отк ква, Ж, Раушская,на Пта СССРтий