3.2 Точечно-контактный метод определения типа проводимости

Используемые в работе кристаллы имели n -тип проводимости, который определяется методом точечно-контактного выпрямителя.

Его сущность. Выпрямляющие свойства контакта металл-полупроводник определяется тиком носителей заряда в полупроводнике. Метод основой на качественном сравнении сопротивлений точечного контакта при различных полярностях приложенного напря­жения.

Тип проводимости определяют по отклонению стрелки чувствительного к току нуль - индикатора или по виду вольтамперной характеристики, получаемой на экране осциллографа.

Рис. 2 Измерительная схема для определения типа проводимости

1 - точечный контакт (зонд);

2 - монокристалл;

3 - оптический контакт;

4 - автотрансформатор;

5 – нуль - индикатор;

6 - отвод к горизонтальным пластинам осциллографа;

7 - отвод к вертикальным пластинам осциллографа;

8 - регулировочное сопротивление.

Принципиальная схема для определения типа проводимости методом точечно-контактного выпрямления с применением нуль-индикатора и осциллографа приведена на рис.2 В зависимости от удельного электрического сопротивления образца и чувствительности осциллографа, величина сопротивления ( R ) может быть различной, но должна обеспечивать полную развертку осциллографа по вертикальной оси. Зонд, изготовленный из вольфра­мовой или стальной проволоки. Вторым контактом служит металлическая пласти­на из меди или свинца.

Оптический контакт получают нанесением на поверхность образца контакт­ного сплава. Например, при помощи алюмоналлиевого карандаша или индий - галлиевой пасты.

Подготовка к измерению.

При наличии на поверхности монокристалла видимых невооруженным глазом следов окисления, побежаностей с поверхности монокристалла удаляют окисную пленку (травлением, шлифовкой и т.д.); монокристаллы промывают в неионизированной воде и просушивают фильтровальной бумагой. Допускается измерение на поверхности, полученной в результате резки алмазным инструментом или обра­ботки абразивными материалами.

а) при измерениях монокристалл включают в измерительную схему способом, показанным на рис. 1.

б) прижимом измерительного зона к поверхности монокристалла добиваются отключения стрелки нуль - индикатора или появления на экране осциллографа вольтамперной характеристики вида, показанного на рис. 2, свидетельствующей о на­личии в цепи выпрямляющего контакта.

Отклонение стрелки нуль – индикатора должно быть больше 30% полной шкалы прибора.

3.3 Приготовление образцов для оптических исследований.

1. Механическая обработка. Механическая обработка состоит из трёх последовательных этапов: срез, шлифовка и полировка. Все необходимые операции производятся с помощью специальных материалов.

Шлифовальные материалы делятся на группы, в зависимости от размера зерна, мкм.

Группа материала Размеры зерна, мкм

шлифзерно .....................................от 2000 до 160

Шлифпорошки ............................. от 125 до 40

Микрошлифпорошки .................. от 63 до 14

Тонкие микрошлифпорошки .......от 10 до 3

Зернистость шлифзерна и шлифпорошков обозначают как 0,1 размера стороны ячейки сита в свету, в микрометрах, на кото­ром задерживаются зерна основной фракции.

Зернистость микрошлифпорошков обозначают по верхнему пре­делу размера зерен основной фракции.

Полировка механическим способом производится с помощью такого средства, как алмазные пасты. Алмазные пасты изготовля­ет, в основном, из алмазных микропорошков и субмикропорошков (тонких микропорошков), кроме порошков в пасту входят высоко­молекулярные и поверхностно-активные вещества.

2. Химическая полировка. Ещё один способ обработки по­верхности - химическая полировка. Германий полируют смесью кис­лот. Полируя образец, мы стираем верхний слой и в тоже время частицы алмазных паст остаются на поверхности. Вероятно, можно оказать, что поверхность образца меняет показатель преломления. Согласно существующим представлениям германий, обработанный хи­мическим способом, покрыт плёнкой поверхностных соединений, ко­торая состоит, вероятно, из соединений 4-х и 2-х валентного германия. Поэтому можно предположить, что между некоторыми ка­тионами в растворе и поверхностным соединением двухвалентного германия протекает реакция типа:

2Me⁺+GeO+H2O = GeO2+2Me+2H⁺

Это приведёт к возникновению микроэлемента Ge/Me, а в дальнейшем будет происходить электрохимическое выделение элемента раствора на германии. Очевидно, что таким образом могут сорбироваться элементы, стоящие в ряду напряженности правее германия, количество сорбированного элемента должно быть пропорционально времени контакта германия с раствором, содержащим этот элемент.

Требования к образцам

1. Образцы должны иметь форму плоскопараллельных пластин с рабочим участком не менее 30×12 мм.

2. Толщина образца должна обеспечивать проведение измерения коэф­фициента пропускания в пределах от 0,01 до 0,90.

3. Непараллельность рабочих поверхностей образца не должна превышать 1% от его толщины.

4. Рабочие поверхности образца должны быть отполированы с шероховатостью Rz от 0,050 до 0,025 мкм по ГОСТ 2789 - 73.

5. Образцы не должны содержать свилей и пузырей, рассеивающих и отклоняющих пучок проходящего через образец излучения, а также царапин, недополировок и т.д., видимых невооруженным глазом.

Подготовка к измерению.

1. Подготовку спектрофотометра к измерению проводят согласно инструкции, прилагаемой к прибору.

2. Рабочие поверхности образца протирают спиртом по ГОСТ 18300-72 или спиртоэфирной смесью, применяемой при чистке оптическим деталей.