Чутливий елемент сенсора механічних величин для роботи при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях

Чутливий елемент сенсора механічних величин для роботи при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях, який містить ниткоподібний кристал кремнію р-типу з кристалографічною орієнтацією , легований бором, який відрізняється тим, що концентрація бору становить (13) х 10 19 см' 3 при кімнатній температурі. ром Рзоок = 0 ' 0 1 0 - 0 ' 0 1 3 О м х с м , й о г о м а г н і т о о п і р має сильну залежність від магнітного поля, що пояснюється підсиленням локалізації внаслідок деформації хвильових функцій локалізованих дірок магнітним полем, і в результаті не дає можливості забезпечити стабільність параметрів в сильних магнітних полях. В основу корисної моделі поставлене завдання створення чутливого елемента сенсора механічних величин, працездатного при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях, в якому нова концентрація бору дозволила б забезпечити стабільність параметрів чутливого елемента в магнітному полі одночасно зі збереженням достатньо високого значення коефіцієнта тензочутливості при температурі рідкого гелію. Поставлене завдання досягається тим, що чутливий елемент сенсора механічних величин для роботи при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях, який містить ниткоподібний кристал кремнію р-типу з кристалографічною орієнтацією , легований бором, згідно корисної моделі, має концентрацію бору (1-3)х10 9 см" 3 , яка відповідає металевому типу електропровідності при гелієвих температурах. Основний внесок в магнітоопір напівпровідників з металевим типом провідності, до яких відносяться ниткоподібні кристали кремнію р-типу, леговані бором до концентрації (1-3)х1019см , дає так званий механізм слабкої .локалізації теорії квантових поправок, що призводить до слабкої залежності магнітоопору від індукції магнітного поля і дозволяє забезпечити стабільність параме СО ю со о 11353 трів такого чутливого елемента в сильних магнітних полях при низьких температурах На Фіг 1 і на Фіг 2 наведено залежності відносної зміни опору від індукції магнітного поля при температурі рідкого гелію ВІДПОВІДНО недеформованих чутливих елементів на основі ниткоподібних кристалів кремнію р-типу з різною концентрацією бору NA І ЦИХ Ж чутливих елементів при деформації стиску є = -3,81x10" 3 вщн од, на Фіг3 наведено залежності відносної зміни опору чутливих елементів на основі ниткоподібних кристалів кремнію р-типу з концентрацією бору 1х10 1 9 см 3 при різних рівнях деформації, де 1-NA=1X10 1 9 CM 3 , 218 3 18 3 N A = 5 , 5 X 1 0 C M , 3-NA=3,8X10 CM , 4 - деформація розтягу, 5 - деформація стиску Чутливий елемент сенсора механічних величин для роботи при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях містить ниткоподібний кристал кремнію р-типу з кристалографічною орієнтацією , легований бором до концентрації бору, що становить (1-3)х10 19 см 3 при кімнатній температурі Як видно з наведених Фіг 1 і 2, відносна зміна опору чутливих елементів на основі ниткоподібних кристалів кремнію р-типу з концентрацією бору (13)х1019см 3 має дуже слабку залежність від індукції магнітного поля Для таких чутливих елементів у недеформованому стані ( є = 0) відносна зміна опору під впливом магнітного поля з індукцією В * 6 т л н е перевищує 1,8 % (крива 1 на Фіг 1), в той час, як для чутливих елементів на основі НК Si р-типу з концентрацією бору, що відповідає переходу метал-діелектрик, зміна опору становить десятки ВІДСОТКІВ (криві 2 і 3 на Фіг 1) Порівняння залежностей відносної зміни опору від індукції магнітного поля недеформованих чутливих елементів на основі НК Si р-типу з концентрацією бору, що відповідає переходу метал 12 ФІГ. 1 15 діелектрик (криві 2 і 3 на Фіг 1) з аналогічними залежностями при деформації стиску є = -3,81x10 показує суттєву залежВщН о д ність їх магнітоопору від деформації Для чутливих елементів на основі НК p-Si з концентрацією бору (1-3)х1019 с м 3 , деформація не приводить до суттєвої зміни їх опору у порівнянні з недеформованими чутливими елементами в магнітних полях з індукцією до 14 Тл (крива 1 на Фіг 1 і 2) Саме це має принципове значення для чутливих елементів сенсорів механічних величин і дозволяє використовувати такі чутливі елементи в сенсорах механічних величин, призначених для роботи при температурі рідкого гелію в сильних магнітних полях Коефіцієнт тензочутливості таких чутливих елементів при температурі рідкого гелію дорівнює К42к=276 при деформації розтягу є = +1,26x10 відн од і К4 2к=116 при деформації стиску є = о ~ 1 .26х10 В щ Н О д (фігЗ), що в кілька десятків разів перевищує коефіцієнт тензочутливості відомих дротяних і фольгових тензорезисторів, призначених для застосування при температурі рідкого гелію в магнітних полях Таким чином, використання для виготовлення чутливого елемента сенсора механічних величин ниткоподібних кристалів кремнію р-типу з кристалографічною орієнтацією з концентрацією бору (1-3)х10 19 см 3 при кімнатній температурі дозволяє забезпечити стабільність їх параметрів в сильних магнітних полях при температурі рідкого гелію при достатньо високому значенні коефіцієнта тензочутливості З 6 Фіг. 2 9 12 15 11353 Фіг. З Комп'ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601