Утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 28 октября 1983 г. N 5178 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР АРСЕНИД ГАЛЛИЯ И ФОСФИД ГАЛЛИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ХОЛЛА Monocrystal gallium arsenide
and gallium phosphide. Measurement of
specific electric resistance and Hall-coefficient ГОСТ 25948-83 (СТ СЭВ 3910-82) Группа В09 ОКСТУ 1772 Разработан Министерством цветной
металлургии СССР. Исполнители: А.В. Елютин, Н.Н. Соловьев,
Н.И. Сучкова, В.М. Михайлов. Внесен Министерством цветной металлургии
СССР. Член Коллегии А.П. Снурников. Утвержден и введен в действие
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 октября 1983
г. N 5178. Постановлением Государственного комитета
СССР по стандартам от 28 октября 1983 г. N 5178 срок действия установлен с
01.01.1985 до 01.01.1990. Настоящий стандарт
устанавливает метод измерения удельного электрического сопротивления,
коэффициента Холла и определения типа проводимости, концентрации и холловской подвижности основных носителей заряда для
полупроводниковых материалов с удельным электрическим сопротивлением от Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3910-82. 1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА 1.1. Определение удельного электрического
сопротивления основано на измерении продольного электрического поля 1.2. Определение коэффициента Холла
основано на измерении поперечного электрического поля 1.3. Тип проводимости полупроводникового
материала устанавливают по знаку ЭДС Холла в соответствии с черт. 1. Черт. 1 1.4. Концентрацию и подвижность основных
носителей заряда определяют расчетным путем на основании данных по измерению
удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла. 2. АППАРАТУРА 2.1. Структурная схема установки для
измерения удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла
представлена на черт. 2. 1 - измеряемый образец; 2 - магнит; 3 - источник постоянного тока; 4 - измерительное устройство; 5 - коммутирующее устройство Черт. 2 2.2. Требования к элементам структурной
схемы в зависимости от параметров измеряемого материала приведены в табл. 1 -
2. 2.2.1. Магнит, обеспечивающий создание
магнитных полей изменяемой полярности, должен удовлетворять требованиям табл.
1. Таблица 1 ─────────────────┬─────────────────────┬────────────────┬────────────────── Наименование │ Верхний предел │ Верхний предел │ Допустимая материала │подвижности основных │ магнитной │ неоднородность │носителей заряда мю, │ индукции в │магнитного поля в │ 2 -1 -1 │ зазоре магнита │области измерения, │ см x В x с │ B, Т │ %, не более ─────────────────┼─────────────────────┼────────────────┼────────────────── │ 1 │ │ Арсенид галлия n│ 1 x 10 │ 1,0 │ +/- 2 и p-типа │ │ │ │ 3 │ │ │ 5 x 10 │ 0,5 │ │ │ │ │ 3 │ │ │ 7 x 10 │ 0,3 │ │ │ │ │ 4 │ │ │ 2 x 10 │ 0,2 │ │ │ │ │ 5 │ │ │ 1 x 10 │ 0,05 │ ─────────────────┼─────────────────────┼────────────────┼────────────────── │ 2 │ │ Фосфид галлия n │ 2 x 10 │ 1,0 │ +/- 2 и p-типа │ │ │ │ 3 │ │ │ 1 x 10 │ 0,5 │ 2.2.2. Источник постоянного тока,
обеспечивающий создание в измерительной цепи электрического тока изменяемой
полярности, должен удовлетворять требованиям табл. 2. Таблица 2 ──────────────┬──────────────┬──────────────┬──────────────┬─────────────── Верхний предел│Верхний предел│ Допустимая │ Входное │Чувствитель- удельного │электрического│нестабильность│электрическое │ность электрического│ тока I, А │электрического│сопротивление │измерительного сопротивления,│ │тока за время │измерительного│прибора, В ро, Ом x см │ │ измерения, % │прибора R, Ом,│ │ │ │ не менее │ ──────────────┼──────────────┼──────────────┼──────────────┼─────────────── -3 │ -1 │ │ 4 │ -6 1 x 10 │ 5 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ -2 │ -1 │ │ 4 │ -5 1 x 10 │ 2 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 0 │ -1 │ │ 4 │ -5 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 1 │ -2 │ │ 5 │ -5 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 2 │ -3 │ │ 6 │ -5 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 3 │ -4 │ │ 7 │ -5 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 4 │ -5 │ │ 8 │ -5 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 5 │ -6 │ │ 9 │ -4 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 6 │ -7 │ │ 10 │ -4 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 7 │ -8 │ │ 11 │ -4 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 8 │ -9 │ │ 12 │ -3 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 │ │ │ │ 9 │ -10 │ │ 13 │ -3 1 x 10 │ 1 x 10 │ +/- 1 │ 10 │ 10 2.2.3. Прибор для измерения
электрического напряжения с погрешностью не более 1% должен соответствовать
требованиям табл. 2. 2.2.4. Коммутирующее устройство должно
обеспечивать проведение измерительных операций с использованием одного
измерительного прибора. Значение величины электрического
сопротивления изоляции контактов коммутирующего устройства не должно
быть менее входного электрического сопротивления измерительного устройства. 2.3. Вспомогательные средства 2.3.1. Держатель образца должен
обеспечивать: перпендикулярность плоскости образца
направлению магнитного поля с отклонением от перпендикулярности не более +/-
3°; возможность проведения измерений при
затемнении образца; соответствие электроизоляционных свойств
конструкционных материалов сопротивлению измерительного прибора. 2.3.2. Микрометр или другой инструмент
для измерения толщины образца с погрешностью не более 2.3.3. Прибор для измерения силы
электрического тока с погрешностью не более 0,5%. 2.3.4. Прибор для измерения абсолютного
значения магнитной индукции с погрешностью не более 2%. 2.3.5. Термометр с погрешностью измерения
не более 0,5 К. 3. МЕТОДЫ ОТБОРА
ОБРАЗЦОВ 3.1. Измерения проводят на образцах в
виде плоскопараллельных пластин (черт. 3) либо на образцах крестообразной формы
(черт. 4). Черт. 3 Черт. 4 3.2. Измерения полуизолирующего
материала с удельным электрическим сопротивлением 3.3. Требования к характеристикам
образцов приведены в табл. 3. Таблица 3 ────────┬───────┬───────┬───────────┬───────────┬──────────┬─────────────── Форма │ Длина │Ширина │ Толщина │Допускаемое│Расстояние│ Отношение образца │образца│образца│ образца │отклонение │ между │ линейных │ L, см │ a, см │ d, см │от средней │контактами│ размеров │ │ │ │ толщины │ 1 и 2, │ контактов │ │ │ │образца, %,│ 3 и 4, l │к минимальному │ │ │ │ не более │ │ расстоянию │ │ │ │ │ │ между ними, │ │ │ │ │ │ не более ────────┼───────┼───────┼───────────┼───────────┼──────────┼─────────────── Пластина│ не │ не │ 0,02 - 0,1│ +/- 5 │ - │ 0,1 │ менее │ менее │> 0,1 - 0,2│ +/- 2,5 │ - │ 0,1 │ 0,5 │ 0,5 │ │ │ │ ────────┼───────┼───────┼───────────┼───────────┼──────────┼─────────────── │ │ L │ │ │L L │ Крест │ > 3a │ < - │ 0,02 - 0,1│ +/- 5 │- < l < - │ - │ │ 3 │> 0,1 - 0,2│ +/- 2,5 │4 2 │ 4. ПОДГОТОВКА К
ИЗМЕРЕНИЯМ 4.1. На образец крестообразной формы
наносят шесть электрических контактов. 4.2. На образец в виде плоскопараллельной
пластины наносят четыре электрических контакта, располагая их на периферии
пластины. Рекомендуется располагать электрические
контакты на боковой поверхности пластины (черт. 3). 4.3. Электрические контакты должны
обладать: линейной вольт-амперной характеристикой
(результаты измерения не должны зависеть от конкретных режимов измерений); малым переходным сопротивлением
(рекомендуемые методы оценки устанавливаются в зависимости от вида
полупроводниковых монокристаллических материалов). 5. ПРОВЕДЕНИЕ
ИЗМЕРЕНИЙ 5.1. Измерения проводят при фиксированной
температуре. Допускаемое отклонение температуры за время измерения не более 0,5
К. 5.2. Проведение измерений на образцах в
виде плоскопараллельных пластин. 5.2.1. Образец устанавливают в держатель
и пропускают через него электрический ток, используя одну из двух пар
контактов. Фиксируют значение тока I и разности потенциалов U, возникающей на
второй паре контактов, в следующем порядке:
5.2.2. Вводят магнитное поле, фиксируют
значения тока I, магнитной индукции B и разности потенциалов U в следующем порядке:
Цифровые индексы соответствуют контактам
образца (черт. 3). Значения токов при измерениях в пределах одного пункта
(5.2.1 или 5.2.2) должны быть одинаковыми; значения токов при выполнении
измерений по разным пунктам могут различаться в пределах требования табл. 2. 5.3. Проведение измерений на образцах
крестообразной формы 5.3.1. Образец устанавливают в держатель
и пропускают через него электрический ток. Фиксируют значения электрического
тока в двух направлениях
5.3.2. Вводят магнитное поле, фиксируют
значения магнитной индукции B, электрического тока в двух направлениях
Цифровые индексы соответствуют контактам
образца (черт. 4). 6. ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ 6.1. Обработка результатов измерений на
образце в форме плоскопараллельной пластины 6.1.1. Значения напряжений
При определении
коэффициентов
При определении значений 6.1.2. Определяют поправочные
коэффициенты 6.1.3. Средние значения напряжений
6.1.4. Удельное электрическое
сопротивление
где I - значение электрического тока, при
котором проводились измерения по п. 5.2.1, А; d - толщина измеряемого образца, см;
6.1.5. Коэффициент Холла
где B - значение индукции магнитного
поля, Т; I - значение электрического тока, при
котором проводились измерения по п. 5.2.2, А;
6.1.6. Концентрацию основных носителей
заряда N, см3, вычисляют по формуле
где l - заряд электрона;
r - холловский
фактор, принимаемый равным 1. 6.1.7. Холловскую
подвижность основных носителей заряда
6.2. Обработка результатов измерений на
образце крестообразной формы 6.2.1. Значения напряжений
6.2.2. Средние значения
6.2.3. Удельное электрическое
сопротивление
где S - площадь поперечного сечения образца,
см2: S = a x d, где d - толщина образца, см; a - ширина образца, см;
B - значение индукции магнитного поля в
зазоре магнита, Т; l - расстояние между контактами 1 и 2, 3
и 4, см (черт. 4). 6.2.4. Концентрацию и подвижность
основных носителей заряда вычисляют по формулам (11) и (12). 6.3. Результатом измерения удельного
электрического сопротивления является величина, вычисленная по формулам (9) или
(19). 6.4. Случайная погрешность измерения удельного
электрического сопротивления, характеризующая сходимость результатов измерений,
не превышает +/- 2% с доверительной вероятностью 0,95. 6.5. Суммарная погрешность измерения
удельного электрического сопротивления не превышает +/- 12% с доверительной вероятностью
0,95. 6.6. Результатом измерения коэффициента
Холла является величина, вычисленная по формуле (10) или (20). 6.7. Случайная погрешность измерения
коэффициента Холла, характеризующая сходимость результатов измерений, не
превышает +/- 4% с доверительной вероятностью 0,95. 6.8. Суммарная погрешность измерения
коэффициента Холла не превышает +/- 15% с доверительной вероятностью 0,95. 6.9. Суммарная погрешность определения
подвижности основных носителей заряда не превышает +/- 15% с доверительной вероятностью
0,95. Приложение Обязательное ЗНАЧЕНИЕ ПОПРАВОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА f В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ─────────────────────────────────┬──────────────────────────────── альфа │ f ─────────────────────────────────┼──────────────────────────────── 1,0 │ 1,000 1,5 │ 0,985 2,0 │ 0,960 2,5 │ 0,932 3,0 │ 0,906 3,5 │ 0,882 4,0 │ 0,860 4,5 │ 0,839 5,0 │ 0,821 5,5 │ 0,804 6,0 │ 0,789 6,5 │ 0,774 7,0 │ 0,761 7,5 │ 0,750 8,0 │ 0,738 8,5 │ 0,727 9,0 │ 0,717 9,5 │ 0,708 10,0 │ 0,699 11,0 │ 0,682 12,0 │ 0,668 13,0 │ 0,655 14,0 │ 0,643 15,0 │ 0,632 16,0 │ 0,622 17,0 │ 0,612 18,0 │ 0,604 19,0 │ 0,596 20,0 │ 0,588 22,0 │ 0,574 24,0 │ 0,562 26,0 │ 0,551 28,0 │ 0,541 29,0 │ 0,536 30,0 │ 0,532 32,0 │ 0,524 34,0 │ 0,516 36,0 │ 0,509 38,0 │ 0,503 40,0 │ 0,496 45,0 │ 0,483 50,0 │ 0,471 55,0 │ 0,461 60,0 │ 0,452 65,0 │ 0,444 70,0 │ 0,436 75,0 │ 0,430 80,0 │ 0,423 85,0 │ 0,418 90,0 │ 0,413 95,0 │ 0,408 100,0 │ 0,403 110,0 │ 0,395 120,0 │ 0,388 130,0 │ 0,382 140,0 │ 0,376 150,0 │ 0,371 160,0 │ 0,366 170,0 │ 0,361 180,0 │ 0,357 190,0 │ 0,353 200,0 │ 0,350 250,0 │ 0,335 300,0 │ 0,324 350,0 │ 0,315 400,0 │ 0,307 460,0 │ 0,301 500,0 │ 0,295 600,0 │ 0,286 700,0 │ 0,279 800,0 │ 0,273 900,0 │ 0,268 1000,0 │ 0,263 |
|
© Информационно-справочная онлайн система "Технорма.RU" , 2010. Бесплатный круглосуточный доступ к любым документам системы. При полном или частичном использовании любой информации активная гиперссылка Внимание! Все документы, размещенные на этом сайте, не являются их официальным изданием. |
|