Спосіб визначення ширини забороненої зони напівпровідників

Реферат: Спосіб визначення ширини забороненої зони напівпровідників за вимірянням вольт-амперних характеристик при двох температурах, причому на гомогенних p-n-структурах при двох невисоких температурах кімнатній та вищій на 30…50 °C, вимірюються вольт-амперні характеристики при струмах, що відповідають лінійній ділянці, з котрих екстраполяцією до нуля струму визначаються струмові напруги відсічки і по отриманій формулі обчислюється ширина забороненої зони напівпровідника, з якого зроблена р-n-структура. UA 102232 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ШИРИНИ ЗАБОРОНЕНОЇ ЗОНИ НАПІВПРОВІДНИКІВ UA 102232 U UA 102232 U Корисна модель належить до способів визначення головного фундаментального параметра напівпровідників - ширини забороненої зони і може бути використана в електронній техніці. Відомі декілька способів визначення ширини забороненої зони E g , наприклад такий, що 5 10 15 20 ґрунтується на вимірах спектра оптичного поглинання в попередньо невідомій області границі фундаментальної смуги [1]. Цей спосіб потребує наявності спеціально виготовлених дуже тонких зразків і складної апаратури. Можливо визначити E g за положенням максимуму спектра фотопровідності [2]. Цей спосіб також потребує спеціально виготовлених зразків та складної оптичної апаратури. Найближчим аналогом способу, що пропонується, є спосіб визначення ширини забороненої зони за температурною залежністю провідності напівпровідника [3]. Складності цього способу зв'язані з апріорною невизначеністю температурного інтервалу вимірів, складною задачею встановлення області власної провідності і, головне, потребує сильного нагрівання зразка у випадку надпровідника з великою забороненою зоною. В основу корисної моделі була поставлена задача визначення E g найбільш простими засобами і за найменший час без наявності границі з боку ширини забороненої зони E g , особливо на готових p-n-структурах. Технічним рішенням є вимірювання вольт-амперних характеристик (ВАХ) досліджуваної p-n-структури при двох невеликих температурах - кімнатній та підвищеній на 30…50 °C при струмах, які відповідають лінійній ділянці ВАХ. Далі графічно екстраполяцією до нуля струму або нескладними розрахунками знаходиться струмова напруга відсічки для обох температур. E g знаходиться за отриманою формулою: Eg  25 30 35 40 І І T1  T2   Uв ід1 Uв ід2 e  T2  T1   T1 T2       3k In T2 ,  T1    (1) де T1 , T2 - температура кімнатна та вища на 30…50 °C, e - заряд електрона, UІв ід1 , UІв ід2 струмові напруги відсічки при двох температурах, k - постійна Больцмана. Вимоги щодо апаратури, яка використовується, нескладні: виміри напруги та струму треба робити з похибкою не більше 0,5 % і температури з похибкою не більше 0,5 °C. Пропонований спосіб був перевірений на p-n-структурах з кремнію (діоди Д223), арсеніду галію (світлодіоди АЛ106) і фосфіду галію (світлодіоди 3Л341). Графіки виміряних ВАХ показані на кресленні, а) - для діодів Д223; б) - для діодів АЛ106; в) - для діодів 3Л341. Різниця між визначеними нами значеннями ширини забороненої зони та загальновідомими не перевищує 1 %, що підтверджує дієвість способу, якій пропонується. При цьому ширина забороненої зони матеріалів, що досліджуються, змінюється при цих температурах менше ніж на 1 % [4], а струмова напруга відсічки - майже на 30 %. Це підтверджує велику чутливість запропонованого способу і його дієвість. Джерела інформації: 1. Sturge M.D. Optikal absorbion of gallium arsenid between 0,6 and 2,75 eV/ M.D. Sturge // Phys. Rev. - 1962. - № 3. - P. 127. 2. Аут И. Фотоэлектрические явления/ Аут И., Генцов Д., Герман К. - М.: Мир, 1980. - 208 с. 3. Шалабутов Ю.К. Введение в физику полупроводников/ Ю.К. Шалабутов - Л.: Наука, 1969. 202 с. 4. Thurmond С. D. The Standard Thermodynamic Function of the Formation of Electron and Holes in Ge, Si, GaAs and GaP // J. Electrochern. Soc. - 1975 - № 122. - P. 1133. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб визначення ширини забороненої зони напівпровідників за вимірянням вольт-амперних характеристик при двох температурах, який відрізняється тим, що на гомогенних p-nструктурах при двох невисоких температурах кімнатній та вищій на 30…50 °C, вимірюються вольт-амперні характеристики при струмах, що відповідають лінійній ділянці, з котрих екстраполяцією до нуля струму визначаються струмові напруги відсічки і по отриманій формулі обчислюється ширина забороненої зони напівпровідника, з якого зроблена р-n-структура. 1 UA 102232 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2