 |
Точность измерения четырехзондовым методом
|
|
|
|
Основные электрофизические свойства полупроводников.
К основным электрофизическим характеристикам полупроводников относятся ширина запретной зоны 
, удельное объемное сопротивление 
, удельная электропроводность 
, концентрация собственных носителей заряда, подвижность носителей заряда 
, температурный коэффициент удельного сопротивления, время жизни неравновесных носителей 
, тип проводимости и др.
Ширина запретной зоны 
- это энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он покинул химическую связь и стал свободным носителем заряда. Как правило, ширина запрещенной зоны больше у тех полупроводников, которые имеют большую температуру плавления.
Удельная электропроводимость характеризует способность материала проводить электрический ток. Для полу проводников:
, Ом-1 
м-1 ,
где n и 
, 
и 
- концентрации и подвижности электронов и дырок соответственно, 
- заряд электрона ( = 1,6 10-19 Кл). Удельное сопротивление обратно пропорционально удельной проводимости.
В собственных (беспримесных) полупроводниках при любой температуре Т. К концентрации свободных электронов и дырок приблезительно одинаковы и равны
,
Подвижность носителей заряда 
- это параметр, который характеризует скорость перемещения носителей в постоянном электрическом поле напряженностью 1В/м. Подвижность определяется интенсивностью рассеяния носителей заряда и зависит от концентрации и зарядового состояния примесей, дефектности кристаллической решетки и температуры.
Методы измерения удельного сопротивления.
Для измерения удельного объемного сопротивления полупроводников существует ряд бесконтактных и контактных методов.
|
|
|
Бесконтактные реализуются без механического контакта между образцом и средством измерения. К ним относят методы вихревых токов, плазменного резонанса, поглощение СВЧ-энергии и наиболее простые - ёмкостный и индуктивные методы.
Наибольшее распространение получили контактные методы измерения. Одним из первых способов измерения был двухзондовый метод. Существуют также одно-, трех-, пяти- и шестизондовые методы, методы встречных зондов и Ван-дер-Пау. Однако наибольшее практическое применение получил четырехзондовый метод.
Методика измерения удельного поверхностного сопротивления четырехзондовым методом.
Кроме высоких метрологических показателей преимущество четырехзондового метода состоит в том, что:
не требуется создание омических контактов;
возможно измерение удельного объемного сопротивления образцов самой разнообразной формы и размеров, а также отдельных слоев полупроводниковых структур.
Основное условие его применения - наличие плоской поверхности, линейные размеры системы зондов.
Точность измерения четырехзондовым методом
Точность этого метода сильно зависит от расстояния между зондами. Обычно оно берется равным 1,5-0,5 мм, а для более точных измерений - 0,25 мм. Общая погрешность метода - 10-20%. На нее влияют также отклонения формы образца условно принятой прямоугольной, точность изготовления контактной головки, геометрические размеры образца, состояние его поверхности, величины переходного сопротивления между металлическим зондом и поверхностью полупроводника и др. Значительно снижается точность измерений при малой толщине образцов.
Среднее время жизни носителей заряда (для электрода)- время между моментом его генерации и моментом захвата дыркой.Оно зависит от скорости рекомбинации избыточных носителей (исчезновение носителей заряда в результате столкновения зарядов противоположных знаков (при «низких» скоростях)). Для полупроводниковых приборов, особенно импульсных и высокочастотных, необходимо, чтобы время жизни неравновесных носителей было минимальным, так как оно определяет время переключения прибора, т.е. его рабочую частоту.
|
|
|
При внешних воздействиях (облучения светом, бомбардировка различными частицами, вызывающие ионизацию, и т.п.) образуются избыточные или неравновесные носители заряда, т.е. происходит процесс образования неравновесных носителей заряда.
Метод подвижного светового зонда используют для измерения диффузионной длинны носителей заряда. Этот способ основан на том, что падающий на поверхность полупроводника пучок света создает в некотором объеме избыточную неравновесную концентрацию неосновных носителей, которая спадает с увеличением расстояния по экспоненциальному закону.
|
|
|
