WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

різницю потенціалів Uк між напівпровідником і електродом з відомою роботою виходу ?Ти та використавши формулу
?Т = eUк+?Ти (2.8)
Методи термоелектронної емісії використовують вольт-амперну характеристику вакуумного діода з катодом, що нагрівається, де вимірюваний напівпровідник може виступати як катодом, так і анодом діода. Така характеристика може бути виміряна за допомогою схеми, представленої на рис. 2.4. Як видно з рис. 2.5, вольт-амперна характеристика містить дві області: область насичення і область зростання струму зі збільшенням напруги між катодом і анодом.
Рис. 2.4. Принципова схема для отримання вольт-амперних характеристик діода
Рис. 2.5. Вольт-амперні характеристики діода з напівпровідником в якості катода або анода
В області насичення струм термоелектронної емісії описується рівнянням Річардсона:
, (2.9)
де ?Т ? величина роботи виходу з катода.
Вимірявши ІТ при двох різних температурах, знаходимо
(2.10)
Недоліки методу ? напівпровідник використовується в якості катода, який нагрівається до високої температури, а також необхідність вимірювання температури катода.
В області зміни струму з напругою для плоских катода і анода струм описується виразом
, (2.11)
де ? струм насичення; ; і ? роботи виходу відповідно анода і катода.
Використання останньої формули дозволяє визначити роботу виходу напівпровідника в двох варіантах:
1) насичення струму настає не при , а при ; спосіб знаходження , а потім при відомій роботі виходу одного із електродів роботи виходу напівпровідника ілюструється рис. 2.5;
2) вольт-амперні характеристики діода при заміні матеріалу анода такої ж геометрії зсуваються на величину, рівну різниці робіт виходу двох анодів , як це показано на рис. 2.5; використовуючи один із анодів з відомою роботою виходу, можна знайти роботу виходу напівпровідника, який використовується в якості другого анода.
Перевагою цих варіантів вимірювання є те, що не вимагається точне вимірювання температури катода, а також те, що напівпровідник може бути використаний в якості анода, тобто робота виходу напівпровідника може бути знайдена при низьких температурах. Недоліки ? необхідність зміни анода під час вимірювань за допомогою спеціальних механічних пристроїв.
2.3. Фотоелектронні методи
Як і в методах термоелектронної емісії, у вакуумному діоді як один з електродів використовується досліджуваний напівпровідник. Проте емісія електронів з катода тепер визначається не нагрівом, а освітленням катода квантами світла з енергією , достатньою для фотоелектронної емісії. При цьому для зняття вольт-амперної характеристики може бути використана схема такого ж типу, як на рис. 2.4, а сама вольт-амперна характеристика має вигляд, аналогічний показаному на рис. 2.5.
Струм насичення напівпровідникового фотокатода залежить від енергії квантів світла таким чином:
, (2.12)
де ? фотоелектронна робота виходу; ? показник, який змінюється для різних напівпровідників.
Для знаходження роботи виходу по струму насичення фотоелектронної емісії можна використовувати залежність від , яка по відсічці на осі енергій дає величину , а потім при відомому можна визначити .
При такому визначенні необхідно знати точне значення параметра , яке визначається прямими або непрямими оптичними переходами при генерації фотоелектронів, виходом електронів з поверхні або об'єму, наявністю розсіювання. Оскільки в експерименті може реалізуватися декілька механізмів, виникає деяка невизначеність у виборі величини , а отже, у визначенні по значенню величини порогу зовнішнього фотоефекту.
Розглядаючи ділянку зростання фотоелектронного струму з напругою для знаходження роботи виходу, як і у випадку методу термоелектронної емісії, можна використовувати два варіанти, що грунтуються на формулі
, (2.13)
аналогічній формулі (2.11).
Насичення фотоструму настає не при , а при . При цьому перший варіант знаходження аналогічний першому способу для випадку термоелектронної емісії.
Другий варіант заснований на визначенні зсуву вольт-амперної характеристики при заміні анода іншим анодом з відомою роботою виходу. Далі реалізується процедура, аналогічна процедурі при термоемісійному методі.
Перевагою фотоелектронних методів є можливість вимірювання роботи виходу напівпровідника при кімнатній температурі.
2.4. Вібраційний метод
Досліджуваний напівпровідник є однією з обкладок конденсатора, другою обкладкою якого служить вібруюча металева пластинка (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Принципова схема вимірювання контактної різниці потенціалів методом вібруючого електроду
За наявності контактної різниці потенціалів між напівпровідником і металевою пластинкою вібрація приводить до зміни ємності і протікання струму через опір R. При синусоїдальному законі зміни ємності на опорі виникає змінний сигнал (В)
,
де ? площа пластини конденсатора; ? відстань між пластинами; ? амплітуда вібрації. Цей сигнал підсилюється підсилювачем П і реєструється осцилографом. Контактна різниця потенціалів між напівпровідником і металевим електродом може компенсуватися за допомогою батареї Б. В цьому випадку і сигнал на осцилографі зникає. Осцилограф при цьому використовується як нуль-прилад. Величина контактної різниці потенціалів при цьому відлічується безпосередньо по вольтметру V.
Знаючи роботу виходу матеріалу вібруючого електроду, легко визначити роботу виходу напівпровідника по формулі (2.8).
Вібраційний метод і його різновиди одержали широке практичне використання, оскільки дозволяють проводити вимірювання не тільки у вакуумі, але і на повітрі або в середовищі будь-яких газів, не вимагають додаткової обробки експериментальних даних, величина контактної різниці потенціалів безпосередньо визначається за шкалою приладу, а вимірювання можуть бути легко проведені при будь-якій температурі напівпровідникового зразка.
2.5. Методи визначення поверхневої електропровідності
Як відомо, за наявності заряду на поверхні напівпровідника в останньому виникає область просторового заряду, в якій заряд компенсує заряд на поверхні. При цьому концентрація вільних носіїв заряду в області просторового заряду може бути більша або менша ніж концентрація вільних носіїв заряду в об'ємі напівпровідника. Це призводить до того, що провідність приповерхневої області відрізняється від провідності об'єму напівпровідника. Загальна провідність зразка G тоді рівна сумі провідності об'єму Gb і поверхні Gs, тобто.
Відзначимо, що провідність поверхні може також включати провідність по зоні поверхневих станів, проте зазвичай вона дуже мала.
Для вимірювань загальної провідності зразка можна застосувати один із звичайних методів вимірювання, описаних раніше. При цьому для підвищення частки поверхневої провідності впорівнянні з об'ємною необхідно брати якомога тонші зразки.
Загальна питома провідність напівпровідникового зразка завтовшки може бути виражена
Loading...

 
 

Цікаве