- •Введение
- •1. Подготовка образцов к измерению
- •1.1. Методы создания образцов заданной геометрии
- •1.2. Контакты к образцам и требования к ним
- •1.3. Методы изготовления контактов
- •1.4. Проверка омических свойств контактов
- •2.2. Четырехзондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.2.1. Электрическая схема и методика измерения удельного сопротивления четырехзондовым методом
- •2.2.2. Поправочные коэффициенты четырехзондового метода измерения удельного сопротивления
- •2.2.3. Применение четырхзондового метода при измерении удельного сопротивления тонких слоев и тонких пластин
- •2.3. Двухзондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.4. Однозондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.5. Измерение удельного сопротивления пластин произвольной формы (метод Ван дер Пау)
- •2.6. Измерение удельного сопротивления эпитаксиальных пленок
- •2.7. Метод контроля удельного сопротивления измерением сопротивления растекания в точечном контакте
- •2.8. Бесконтактные методы измерения удельного сопротивления
- •2.8.1. Бесконтактные емкостные методы измерения удельного сопротивления
- •2.8.2. Бесконтактные индуктивные методы измерения удельного сопротивления
- •3. Гальваномагнитные методы измерения параметров полупроводников
- •3.1. Эффект Холла. Возможности исследования параметров полупроводников с помощью эффекта Холла
- •3.2. Побочные поперечные эффекты, сопутствующие эффекту Холла
- •3.3. Методы измерения эффекта Холла
- •3.3.1. Метод постоянного тока и постоянного магнитного поля
- •3.3.2. Одночастотные методы
- •3.3.3. Двухчастотные методы
- •6 ‑ Образец; 7 – амперметр
- •3.4. Образцы для измерения эффекта Холла
- •3.5. Измерение эффекта Холла методом Ван дер Пау
- •4. Оптические методы измерения параметров полупроводников
- •4.1. Типы оптического поглощения
- •4.2. Аппаратура для исследования оптических свойств полупроводников
- •4.2.1. Характеристики оптических приборов
- •4.2.2. Источники излучения
- •4.2.3. Приемники излучения
- •4.2.4. Особенности основных типов спектральных приборов
- •4.3. Общие сведения о молекулярных спектрах
- •4.4. Оптический метод определения концентрации примеси из спектров поглощения
- •4.5. Образцы для измерений и определение их коэффициента поглощения
- •5. Методы исследования электрофизических параметров эпитаксиальных пленок
- •5.1. Метод окрашивания шлифов
- •5.2. Интерференционный метод измерения толщины пленок
- •На сильнолегированной подложке
- •5.3. Эллипсометрия. Эллипсометрический метод измерения толщины пленок
- •Света от чистой поверхности полупроводника (а) и от полупроводника с эпитаксиальным слоем (б)
- •5.4. Определение толщины пленки по дефектам упаковки
- •6. Измерение параметров неравновесных носителей заряда
- •6.1. Параметры неравновесных носителей заряда
- •6.2. Методы измерения дрейфовой подвижности
- •6.3. Методы измерения времени жизни
- •6.3.1. Измерение времени жизни по фотоэлектромагнитному эффекту
- •6.3.2. Измерения времени жизни методом модуляции проводимости в точечном контакте
- •5 ‑ Осциллограф
- •7. Методы контроля структуры материалов твердотельной электроники
- •7.1. Методы электронной микроскопии
- •7.1.1. Растровая электронная микроскопия
- •В кремний от их энергии
- •7.1.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •7.2. Методы рентгеновской спектроскопии
- •7.2.1. Методы рентгеновской топографии
- •7.2.2. Рентгеновский микроанализ
- •7.3. Методы электронной и ионной спектроскопии
- •7.3.1. Электронная спектроскопия для химического анализа (эсха)
- •Электрона в веществе от его энергии
- •7.3.2. Электронная оже-спектроскопия
- •7.3.3. Вторичная ионная масс-спектроскопия (вимс)
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.2. Побочные поперечные эффекты, сопутствующие эффекту Холла
Измерения эффекта Холла связаны с затруднениями, обусловленными тем, что наряду с эдс Холла появляется ряд дополнительных поперечных эдс, вызванных сопутствующими эффектами. Вследствие этого возникающее поперечное напряжение представляет собой алгебраическую сумму эдс Холла и дополнительных поперечных эдс . Теория и расчет показывают, что таких поперечных эдс может быть 560, но главных всего 8. Эти эдс могут вносить при измерениях дополнительные систематические и случайные погрешности, поэтому их необходимо учитывать и принимать меры для их устранения. Проанализируем явления, которые возникают совместно с эффектом Холла.
Эдс неэквипотенциальности Uассим. Одной из причин возникновения этой эдс в отсутствии магнитного поля является неэквипотенциальность контактов Холла из-за их неточного геометрического расположения на боковых гранях образца. Контакты должны располагаться в точках пересечения грани образца эквипотенциальной поверхностью. Знак эдс неэквипотенциальности зависит от направления тока через образец и не зависит от направления магнитного поля.
Эдс магниторезистивного эффекта Uмрэ возникает из-за изменения сопротивления полупроводника под действием магнитного поля. Если обозначить сопротивление в отсутствии магнитного поля (0), когда Bz = 0 и (Bz) - сопротивление при включенном магнитном поле, тогда при питании образца от источника тока эдс магниторезистивного эффекта Uмрэ = = , где = (Bz) - (0). Если мы питаем образец от источника напряжения, то эдс магниторезистивного эффекта равна нулю.
Термоэдс Uтэдс, или термоэлектрический эффект, возникает в цепи соединения разных материалов (например, полупроводник - металлический контакт) при наличии разности температур на двух контактах, где измеряется эдс Холла.
Эдс Эттингсгаузена UЭ, или поперечный гальванотермомагнитный эффект, возникает из-за статистического распределения электронов по скоростям и разного действия магнитного поля на быстрые и медленные электроны. Быстрые электроны при этом сильнее отклоняются магнитным полем, передают свою избыточную энергию кристаллической решетке, и соответствующая грань образца нагревается, а медленные электроны на противоположной грани будут пополнять свою энергию до среднего значения за счет охлаждения решетки, и эта грань будет охлаждаться. Возникнет поперечная разность температур, приводящая к появлению термоэдс эффекта Эттингсгаузена UЭ. Знак UЭ имеет такую же зависимость от направления тока и магнитного поля, как эффект Холла, и не отделяется от эдс Холла при изменении направления тока и магнитного поля.
Эдс Нернста - Эттингсгаузена UН-Э - это термогальваномагнитный эффект, подобный тепловому эффекту Холла. При наличии градиента температур dT/dx и разности температур на концах образца энергия электронов, идущих от горячего конца к холодному, больше энергии электронов, движущихся от холодного конца к горячему. Под действием магнитного поля электроны (быстрые и медленные) будут отклоняться на разные углы. Потоки электронов на основные грани будут неодинаковы, возникнет поперечное электрическое поле, направление которого не зависит от направления тока.
Эдс Пельтье - Нернста - Эттингсгаузена UП-Н-Э, или электротермический эффект Пельтье и гальванотермомагнитный эффект . Возникновение продольного градиента температуры на токовых контактах образца из-за эффекта Пельтье приводит к перемещению носителей заряда вдоль образца не только в электрическом поле, но и в поле градиента температуры и к возникновению на поперечных гранях аналога эффекта Холла - эдс Пельтье - Нернста - Эттингсгаузена. Как и для эдс Холла, знак эдс Пельтье - Нернста - Эттингсгаузена зависит от направления тока и магнитного поля. Этот эффект не отделяется от эдс Холла изменением направления тока или магнитной индукции.
Продольный градиент температуры приводит также к появлению поперечного градиента температур из-за учета разных скоростей электронов в тепловом потоке. В результате поперечный градиент температуры приводит к возникновению поперечной термоэдс Риги - Ледюка UР-Л, зависящей от направления магнитного поля.
Сочетание электротермического эффекта Пельтье и термомагнитного эффекта Риги-Ледюка дают поперечную термоэдс Пельтье - Риги - Ледюка UП-Р-Л, не отделяющуюся от эффекта Холла.
Установлено, что эти дополнительные поперечные эдс, кроме эдс Эттингсгаузена, можно устранить, проводя измерения при разных направлениях тока и магнитного поля. Относительная оценка величины всех дополнительных поперечных эдс показала, что наиболее важным является эффект Эттингсгаузена, от эдс Холла он может составлять до 10 %. Большой вклад в результаты измерений также вносят эдс неэквипотенциальности и термоэдс. Поэтому при измерении эффекта Холла нужно очень тщательно соблюдать изотермические условия эксперимента и сократить время измерения.