Методика исследования электропроводности и эффекта холла полупроводников

ИК — поглощения, для контроля оптических параметров применялся спектрометр типа SV-50 фирмы Hitachi, концентрация металлических примесей оценивалась методом нейтронно-активационного анализа (НАА), состав фаз на поверхности кремневых пластин после термообработки определяли методом рентгенофазного анализа (РФА), элементный состав монокристаллического кремния был определен методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС).

• 3.1    Исследования параметров электронного переноса

  В разделе 3.1 приведены результаты исследований эффекта Холла, физического поперечного магниторезистивного эффекта, электропроводности высокоомных образцов кремния п — типа проводимости, полученных методами БЗП и НТЛ, при нагреве от 120 до 540К. На рис. l(a) приведены температурные зависимости электропроводности образцов (1-5), табл. 1, из которого следует, что при нагреве и охлаждении имеется характерный минимум вблизи комнатной температуры. Холловская концентрация электронов (рисунок (6)) в области температур ниже комнатной практически постоянная. Наиболее ярко отражает качество полупроводникового материала подвижность носителей заряда (рисунок (в). Она является функщей не только разного рода рассеивателей, но и неоднородностей, связанных с флуктуацией потенциала. На рис. цв) показаны Холловская (џн) и магниторезистивная подвижности (РК). Значения несколько превышают предельные значения дрейфовой подвижности, а именно магниторезистивная подвижность в области температур Т <ЗЗОК ниже значения холловской на —20-3094 это различие, в частности, можно объяснить вкладом Холл-фактора rH.

Рис.] Зависимости электрофизических параметров от обратной температуры: а— электропроводность, б — концентрация носителей заряда, в — подвижность.

В работе были определены напряжения ассиметрии UAS и магнитоувствительность напряжения проводимости

Исходная величина напряжения асимметрии в значительной степени определяется асимметрией расположения зондов Холла. Максимальное значение составляет порядка 0,1B, что при питании образца напряжением 10B соответствует сдвигу зондов друг против друга на мкм. Всем образцам характерны «горбообразные» (ретроградные) увеличения напряжений асимметрии при температурах больше комнатной, то есть в области температур, где начинается собственная проводимость. После прогрева образцов при повышенной температуре (400540k) величина «горба», как правило, уменьшается, что свидетельствует о процессе отжига неоднородностей. В таблице 2 приведены значения UAS при температуре Т = ЗООК для различных образцов.

Изменения магниточувствительности напряжения проводимости показали, что во всех образцах присутствуют крупномасштабные неоднородности проводимости Наблюдаемую температурную зависимость магниточувствительности можно объяснить следующим образом. Неоднородности концентраций сопровождаются флуктуациями потенциала. При температурах выше комнатной появляющиеся электроны собственной проводимости «смывают» потенциальный рельеф. Величина магниточувствительности напряжения проводимости ориентировочно пропорциональна величине неоднородности концентрации электронов. В табл. З приведены оцененные значения неоднородностей концентрации электронов в области температур от Т = 220k до т = зоок.

Из приведенной таблицы следует, что неоднородность концентрации электронов в исследуемых образцах, оцененная из величины магниточувствительности напряжения, составляет от до 36 0/0.