Спосіб визначення рухливості неосновних носіїв заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду

Номер патенту: 53110

Опубліковано: 15.01.2003

Автор: Угрин Юрій Орестович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення рухливості неосновних носіїв заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду, що включає внесення зразка твердого тіла в магнітне поле перпендикулярно прикладеній напрузі, вимірювання питомого опору при виключеному магнітному полі, який відрізняється тим, що вимірюють точку перегину поперечного магнітоопору і величину магнітоопору в цій точці, а рухливість неосновних носіїв заряду  і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду / обчислюють за формулами:

,

,

де  - індукція магнітного поля в точці перегину поперечного магнітоопору;

 - поперечний магнітоопір в точці ;

- питомий опір при відсутності магнітного поля.

Текст

Спосіб визначення рухливості неосновних носив заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду, що включає внесення зразка твердого тіла в магнітне поле перпендикулярно прикладеній напрузі, вимірювання питомого опору при виключеному магнітному полі, який відрізняється тим, що вимірюють точку перегину поперечного магнітоопору і величину магнітоопору в цій точці, а рухливість неосновних носіїв заряду ц н і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду а н / а 0 обчислюють за формулами Спосіб визначення рухливості неосновних носив заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду Винахід належить до твердотільної електроніки і може бути використаний для визначення рухливості неосновних носіїв заряду в напівпровідниках, провідниках та надпровідниках з метою вивчення властивостей цих матеріалів і прогнозування характеристик приладів на їх основі ВІДОМІ на НИНІШНІЙ день способи визначення рухливості неосновних носив заряду (ННЗ) базуються на оптичних вимірюваннях попередньо збудивши неосновні носи електромагнітним чи корпускулярним випромінюванням Так є спосіб визначення рухливості ННЗ, що базується на внесенні зразка в схрещені електричні та магнітні поля і реєстрації сигналу негативної люмінесценції або освітленні його імпульсом світла, що сильно поглинається і реєстрації залежності коефіцієнта відбивання від величини магнітного поля [1] Недоліком цього способу є те, що він застосовний тільки для напівпровідників, причому далеко не для всіх і не при будь-якій температурі Для реалізації варіанту з відбиванням світла слід, як мінімум, мати ВІДОМОСТІ про ширину забороненої зони, а отже, цей метод не є простим у застосуванні до нових матеріалів Відомий також спосіб, що грунтується на внесенні зразка в схрещені електричні та магнітні поля, інжекції ННЗ шляхом освітлення поверхні зразка імпульсом світла, що сильно поглинається і реєстрації сигналу фотолюмінісценсп з поверхні зразка протилежній освітленій і вимірюванні часу затримки максимального сигналу фотолюмінісценсп відносно максимуму інтенсивності імпульсу світла і обчислення рухливості ННЗ за формулою [2] Недоліки цього способу такі ж як і попереднього, крім того він передбачає попереднє визначення рухливості основних носіїв заряду (ОНЗ), що пов'язане з вимірюванням коефіцієнта Голла в сильних магнітних полях Задачею винаходу є створення способу визначення рухливості неосновних носіїв заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду, який дозволив би розширити інтервал температур, при яких можливі вимірювання, а також розширив би коло досліджуваних матеріалів Суть запропонованого способу полягає в на "_Р^п]_ 1 Ро 'о V Ро , де В п - індукція магнітного поля в точці перегину поперечного магнітоопору, р(В п ) - поперечний магнітоопір в точці В п , р 0 - питомий опір при відсутності магнітного поля CO Ю З 53110 ступному Класична феноменологічна модель гальваномагнетних явищ в ізотропних твердих тілах з двома типами носив заряду дає такі формули рухливості ННЗ і відношення провідностей ННЗ до ОНЗ[3] 4 Р ( У _ 1 (1), З Ро де цн - рухливість ННЗ, Вп - індукція магнітного поля в точці перегину поперечного магнетоопору, р(Вп) - поперечний магнетоопір в точці перегину кривої магнетоопору, Ро - питомий опір при відсутності магнітного поля, а н - питома провідність ННЗ, оо - питома провідність ОНЗ Ці формули не застосовні (дають значну неточність) тільки при умові якщо рухливість неосновних носіїв на кілька порядків менша за рухливість основних Проте, в усіх практичних випадках рухливість ННЗ або значно більша за рухливість ОНЗ або ці дві величини співмірні Отже, для визначення рухливості ННЗ цн слід виміряти три величини Вп, р(Вп) і ро В ролі джерела магнітного поля можна використати як постійний магнат так і електричний, який працює в імпульсному чи постійному режимі Практично, слід виміряти польову залежність р(В) до точки и перегину Вп Оскільки у формулу для обчислення цн входить відношення LXJLL TO ПИТОМІ опори не обов'язково вимірювати Ро в абсолютних величинах, їх можна виміряти і у р(в„ ж Ро можна замінити на відношення ВІДПОВІДНИХ спадів напруг UBr U Так як точка перегину Вп лежить відразу після закінчення квадратичної ділянки р(В), то вимірювання проводяться тільки в слабих магнітних полях, що дає можливість проводити вимірювання при різних температурах і для різних матеріалів Крім того, оскільки вимірювання проводяться в слабих магнітних полях, на точність визначення цн не впливає залежність її від магнітного поля, яка є тим більша ,що більше магнітне поле В запропонованого способі є ще одна перевага сигнал магнітоопору є досить великий Наприклад, оскільки р»»Рху, то він набагато більший від Голлівського сигналу Приклад 1 Потрібно визначити рухливість легких дірок, які є ННЗ в напівпровіднику InSb р-типу провідності при Т=77К 3 виміряної залежності поперечного опору від індукції магнітного поля отримано Вп=0,058Т, Ш п і =1,028 За формулами Ро (1) і (2) отримуємо рухливість ННЗ -1,028-1 = 0,058 З ^JL = 4(1,028-1) = 0,11 а о Для цього ж зразка при Т=160К Вп=0,41Т, РО Ро відносних одиницях, тобто і відношення провідностей В-с 0,41 З В-с У-= 4(3,11-1) =8,4 Приклад 2 Слід визначити рухливість ННЗ в алюмінії при Т=4,2К Для очищеного алюмінію виp міряно Вп=0,36Т, B ( ) Ро За формулами (1) і (2) отримуємо В-с 0,36 { З ^ - = 0,24 Для алюмінію, очищеного зонною очисткою виміряно Вп = В ^ ^ РО За формулами (1) і (2) дістаємо — ц н =15,2 [В-с ^- = 0,24 Для надчистого алюмінію виміряно Вп=0,033Т, £ ^ = 106 Ро За формулами (1) і (2) отримуємо В-с ^- = 0,24 Приклад 3 Потрібно визначити рухливість електронів, які є ННЗ в високотемпературному надпровіднику УВагСизО? в нормальному стані при температурі Т=92,5К ,що наближається до критичної 3 виміряної залежності поперечного опору від індукції магнітного поля отримано ~„ w,w. ., - А ] = 1,23 Ро За формулами (1) і (2) отримуємо рухливість ННЗ (електронів) цн=15,8 В-с і відношення провідностей ^ - = 0,92 °0 Література 1 Авторське свідоцтво СРСР №820534, H01L 5 53110 6 21/66,1985p Anomaly in superconductors The 1997 Int Workshop 2 Авторське свідоцтво СРСР №1056316, H01L on superconductivity co-spensored by ISTEC and 21/66,1983p MRS, June, 15 -18,1997, Big Island, Hawaii, USA 3 Y Ougnn, About the Absence of the Hall-effekt TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for estimating mobility of minority carriers and ratio between conductivities of majority and minority carriers in solid material

Автори англійською

Uhryn Yurii Orestovych

Назва патенту російською

Способ определения степени подвижности неосновных носителей заряда и отношения удельных электрических проводимостей неосновных и основных носителей заряда в твердом материале

Автори російською

Угрин Юрий Орестович

МПК / Мітки

МПК: H01L 21/66

Мітки: носіїв, провідностей, питомих, неосновних, тілах, твердих, визначення, заряду, спосіб, рухливості, відношення, основних

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-53110-sposib-viznachennya-rukhlivosti-neosnovnikh-nosiv-zaryadu-v-tverdikh-tilakh-i-vidnoshennya-pitomikh-providnostejj-neosnovnikh-i-osnovnikh-nosiv-zaryadu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення рухливості неосновних носіїв заряду в твердих тілах і відношення питомих провідностей неосновних і основних носіїв заряду</a>

Подібні патенти