2.2 Підготовка зразків для досліджень

Експериментальні дослідження проводились на зразках германію, які вирізались із монокристалів, що попередньо були зорієнтовані на рентгенівській установці. Похибка при орієнтації становила 20. Для вимірювання поздовжнього п’єзоопору зразки вирізались на спеціально виготовленому станку у вигляді паралелепіпедів з розмірами . Потім вирізані зразки шліфувались абразивним порошком М5 на спеціальних плоскопаралельних призмах і їх розміри доводились до . Як показує досвід, зразки такої форми та розмірів здатні витримувати механічні навантаження до . Холлівські зразки вирізались і шліфувались таким же чином, але з розмірами . Потім на протилежних гранях спеціальним шліфувальним станком випилювались холлівські зонди. Після проведеної обробки поверхню зразків зтравлювали у травнику СР-4.

Перед нанесенням контактів зтравлена поверхня промивалась дистильованою водою чи етиловим спиртом. Нанесені контакти повинні відповідати таким основним вимогам:

– контакт не повинен випрямляти, тобто його опір не залежить від напрямку струму;

– відсутність нелінійних ефектів, тобто опір контакту не повинен залежати від величини струму;

– шуми контакту навіть при великих струмах, що протікають через контакт, повинні бути малими;

– контакт має бути механічно міцним, надійним і стабільним в часі.

На оброблені зразки n-Ge контакти наносились чистим оловом з домішкою за допомогою паяльника з голкоподібним жалом. Потім нанесені контакти після короткочасного відпалу при і плавному зменшенні температури перевірялись на омічність при температурі рідкого азоту

Струмові контакти наносились на торці, а вимірювальні – на бокові грані з обох боків на відстані . Зразок після обробки і нанесення контактів зображені на рис. 2.3.

Зразки для вимірювання поздовжнього п’єзоопору за допомогою епоксидної смоли кріпились в латунних цапфах, при чому дотримувалась строга співвісність зразка і цапф, площини торців яких між собою були паралельними і перпендикулярними до осі зразка. На рис. 2.4 зображений зразок германію, який після описаного багатоопераційного процесу готовий до експериментальних досліджень поздовжнього п’єзоопору.

Рис. 2.3. Фотографія зразка n-Ge для дослідження поздовжнього п’єзоопору

Рис. 2.4. Фотографія зразка n-Ge закріпленого в латунних цапфах для дослідження поздовжнього п’єзоопору

Розділ 3 тензоефектИ в кристалах германію при наявності глибокого енергетичного рівня еВ

3.1. Вплив радіаційних дефектів на провідність n-Ge при одновісній пружній деформації

Природа і мікроструктура дефектів, що утворюються в германії при дії радіоактивних випромінювань, залишається до кінця не встановленою і до цього часу. Не дивлячись на багаточисельність методів дослідження, головною причиною є неможливість використання для цих цілей електронного парамагнітного резонансу (ЕПР). Вивчення тензоефектів в області сильних одновісно пружних деформацій (ОПД) вигідно виділяється серед інших методів з точки зору дослідження анізотропії радіаційних дефектів.

Вивчення поведінки глибоких центрів при деформації дає важливі відомості про характер зв’язку локальних електронних станів цих центрів з найближчими зонами, вказує на тип симетрії дефекту, ступінь деформації внутрішніх зв’язків у гратці, тому питання, пов’язані з структурою і енергетичним спектром центрів сильної локалізації електронів, є актуальними, як в практичному плані, так і в пізнавальному відношенні [96].

В роботі для n-Ge з вихідною концентрацією носіїв заряду 3 10¹³ проведено вимірювання поздовжнього п’єзоопору в діапазоні механічних напруг 0 1,2 ГПа при температурах в інтервалі 165 225 К вздовж кристалографічного напряму . Доза опромінення ( 1,1 10¹⁷ см^-2) вибиралася такою, щоб на температурній залежності концентрації носіїв струму чітко проявлявся енергетичний рівень  еВ (залежність рис. 3.1).

Результати вимірювання поздовжнього п’єзоопору для різних кристалографічних напрямків при певних фіксованих температурах приведені на рисунках 3.2. У кристалах n-Ge без глибоких рівнів наявність п’єзоопору за умови зумовлена переселенням носіїв заряду з трьох долин, що піднімаються (і носії в яких мають більшу рухливість ), в одну долину, що опускається (рухливість ) [10]. Це призводить до зростання питомого опору з наступним виходом залежності на насичення при повному переселенні носіїв з трьох долин в одну. Причому з підвищенням температури насичення наступає при все більш високих тисках. Виконання такої умови практично задовольняє крива 3 рис. 3.2 при 225 К, коли центри з рівнем  еВ майже повністю іонізовані. Зі зниженням температури наявність глибокого центру радіаційного походження якісно змінює залежності : спостерігається проходження через максимум і поява ділянок спаду питомого опору зі збільшенням механічної напруги , причому спад

Рис. 3.1. Температурні залежності концентрації електронів в n-Ge до (1, 2) та після - опромінення :

– 1,1 10¹⁷ см^-2;

– 10¹⁸ см^-2;

– 1,4 10¹⁸ см^-2;

Рис. 3.2. Залежності поздовжнього п’єзоопору - опроміненого ( 1,1 10¹⁷ см^-2) n-Ge в умовах при температурах , К:

1 – 165;

2 – 190;

3 – 225

починається тим раніше ( 0,45 ГПа при 165 K, 0,65 ГПа при 190 K), чим ефективніше проявляється деіонізація з тиском рівня  еВ (криві 1, 2 рис. 3.2).

Наведені результати пояснюються проявом двох механізмів зміни питомого опору з тиском:

– деформаційним перерозподілом електронів між долинами зони провідності (c- зони) при їх відносному зміщені, що приводить до зростання питомого опору;

– збільшенням загальної концентрації електронів у c- зоні через зменшення з деформацією енергетичної щілини між рівнем  еВ і дном c- зони, що веде до спаду .