GOST 25948-83

GOST 25948-83 (ST SEV 3910-82) Arséniure de gallium monocristallin et phosphure de gallium. Mesure de la résistivité électrique et du coefficient de Hall (avec Variation N 1)

GOST 25948−83
(ST SEV 3910−82)

Groupe B09
NORME D'ÉTAT DE L'UNION DE LA SSR

ARSÉNIURE DE GALLIUM ET PHOSPURE DE GALLIUM MONOCRISTALLINS

Mesure de la résistivité électrique et du coefficient de Hall

Arséniure de gallium monocristallin et phosphure de gallium. Mesure de la résistance électrique spécifique et du coefficient de Hall

OKSTU 1772

Valable à partir du 01.01.85
jusqu'au 01.01.90*
________________________________
* Date d'expiration supprimée
selon le protocole N 4-93 du Conseil interétatique
pour la normalisation, la métrologie et la certification
(IUS N 4, 1994). — Note du fabricant de la base de données.

DÉVELOPPÉ par le Ministère de la métallurgie non ferreuse de l'URSS

INTERPRÈTES

A. V. Yelyutin , N. N. Soloviev , N. I. Suchkova , V. M. Mikhailov

INTRODUIT par le Ministère de la métallurgie non ferreuse de l'URSS

Membre du conseil A. P. Snurnikov

APPROUVÉ ET INTRODUIT PAR Décret du Comité d'État de l'URSS pour les normes du 28 octobre 1983 N 5178

INTRODUIT Amendement n ° 1, approuvé et mis en vigueur le 01.01.90 par résolution de la norme d'État de l'URSS du 22.03.89 N 606

Le changement N 1 a été effectué par le fabricant de la base de données selon le texte de IUS N 6, 1989


La présente Norme internationale spécifie une méthode de mesure de la résistivité électrique, du coefficient Hall et de la détermination du type de conductivité électrique, de la concentration et de la mobilité Hall des porteurs de charge majoritaires pour les matériaux semi-conducteurs avec une résistivité électrique de 10 à 10 Ohm cm d'arséniure de gallium monocristallin et de phosphure de gallium.

La norme est entièrement conforme à ST SEV 3910-82.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

1. ESSENCE DE LA MÉTHODE

1.1. La détermination de la résistivité électrique est basée sur la mesure du champ électrique longitudinal et densité de courant L'appelé par ce champ.

1.2. La détermination du coefficient de Hall est basée sur la mesure du champ électrique transverse , naissant dans un semi-conducteur placé dans un champ magnétique d'inductions lorsqu'un courant le traverse dans une direction perpendiculaire au champ magnétique.

1.3. Le type de conductivité électrique du matériau semi-conducteur est défini en fonction du signe Hall EMF conformément à la Fig.1.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

Merde.1*

_______________
* Dessin 1. (Édition modifiée, Rev. N 1).

1.4. La concentration et la mobilité des principaux porteurs de charge sont déterminées par calcul à partir des données de mesure de la résistivité électrique et du coefficient de Hall.

2. ÉQUIPEMENT

2.1. Le schéma synoptique de l'installation de mesure de la résistivité électrique et du coefficient de Hall est représenté sur la figure 2.

1 - échantillon mesuré ; 2 - aimant ; 3 - source de courant continu ; 4 - appareil de mesure; 5 - dispositif de commutation

Merde.2

2.1.1. L'installation de mesure doit être certifiée. La principale erreur relative de la configuration lors du test d'échantillons avec résistivité électrique Ohm cm ne doit pas dépasser ± 5 % et le coefficient Hall ± 8 % lors de la mesure de la résistivité électrique ; dans le contrôle d'échantillons à résistivité électrique Ohm cm ne doit pas dépasser ±12 % et ±15 %, respectivement.

2.1.2. Il est permis d'effectuer des mesures et de traiter les résultats à l'aide d'outils d'automatisation selon les algorithmes définis dans la présente norme, en particulier l'utilisation d'installations de type Hall-100, Hall-200, sous réserve des exigences de la clause 2.1.1.

2.1.1, 2.1.2. (Introduit en plus, Rev. N 1).

2.2. Les exigences pour les éléments du schéma fonctionnel, en fonction des paramètres du matériau mesuré, sont données dans les tableaux 1−2.

2.2.1. Un aimant qui permet la création de champs magnétiques de polarité variable doit répondre aux exigences du tableau 1.

Tableau 1

Noter. Mesure du coefficient de Hall dans l'arséniure de gallium - type de conductivité électrique avec la concentration des principaux porteurs de charge supérieure à 1 10 cm effectuer à une valeur non inférieure à 0,7 T.

2.2.2. Une source de courant continu qui permet la création d'un courant électrique de polarité variable dans le circuit de mesure doit répondre aux exigences du tableau 2. L'erreur d'enregistrement du courant électrique ne doit pas dépasser 1 % lors de la mesure d'un matériau à résistivité électrique Ohm cm et 3% lors de la mesure d'un matériau semi-isolant avec résistivité électrique ohm cm

Tableau 2

2.2.1, 2.2.2. (Édition modifiée, Rev. N 1).

2.2.3. Un appareil de mesure de tension électrique doit répondre aux exigences du tableau 2.

L'erreur de mesure de la tension électrique ne doit pas dépasser 1% lors du test d'un matériau à résistivité électrique Ohm cm et 2,5% - lors du test d'un matériau semi-isolant avec résistivité électrique ohm cm

2.2.4. L'appareil de commutation doit assurer, lors de l'essai d'un échantillon, l'exécution des opérations de mesure à l'aide d'un seul appareil de mesure. La valeur de la résistance électrique de l'isolement des contacts de l'appareil de commutation ne doit pas être inférieure à la résistance électrique d'entrée de l'appareil de mesure.

2.2.3, 2.2.4. (Édition modifiée, Rev. N 1).

2.3. Auxiliaires

2.3.1. Le porte-échantillon doit s'assurer :

la perpendicularité du plan de l'échantillon par rapport à la direction du champ magnétique avec un écart par rapport à la perpendicularité ne dépassant pas ±3° ;

la possibilité d'effectuer des mesures lorsque l'échantillon est noirci ;

conformité des propriétés d'isolation électrique des matériaux de structure avec la résistance de l'appareil de mesure.

2.3.2 Micromètre ou autre instrument pour mesurer l'épaisseur de l'échantillon avec une erreur ne dépassant pas 1 10 cm et avec une erreur ne dépassant pas 3 10 cm pour la mesure d'épaisseur 0,06cm

2.3.3. (Exclu, Rév. N 1).

2.3.4. Un appareil pour mesurer la valeur absolue, l'induction magnétique avec une erreur ne dépassant pas 2%.

2.3.5. Thermomètre avec une erreur de mesure ne dépassant pas 0,5 K.

3. MÉTHODES D'ÉCHANTILLONNAGE

3.1. Les mesures sont effectuées sur des échantillons sous forme de plaques plan-parallèles en forme de carré (Fig. 3) ou de forme arbitraire, ou sur des échantillons en forme de croix (Fig. 4).

Merde.3

Merde.4

(Édition modifiée, Rev. N 1).

3.1.1. Il est permis d'effectuer des mesures sur des échantillons en forme de parallélépipède qui répondent aux exigences des échantillons de forme cruciforme (tableau 3).

(Introduit en plus, Rev. N 1).

3.2. Mesures de matériaux semi-isolants avec résistivité électrique >10 Ohm cm est effectué sur des échantillons de forme cruciforme (ou sous forme de parallélépipède).

3.3. Les exigences relatives aux caractéristiques des échantillons sont données dans le tableau 3.

Tableau 3

Pour les plaques de forme arbitraire, la dimension transversale de l'échantillon doit être d'au moins 0,7 cm.

3.2, 3.3. (Édition modifiée, Rev. N 1).

4. PRÉPARATION POUR LES MESURES

4.1. Six contacts électriques sont appliqués sur l'échantillon cruciforme.

4.2. Quatre contacts électriques sont appliqués sur l'échantillon sous la forme d'une plaque plane parallèle, en les plaçant sur la surface d'extrémité ou la périphérie de la plaque.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

4.3. Les contacts électriques doivent avoir :

caractéristique courant-tension linéaire (les résultats de mesure ne doivent pas dépendre de modes de mesure spécifiques);

faible résistance transitoire (des méthodes d'évaluation recommandées sont établies en fonction du type de matériaux semi-conducteurs monocristallins).

4.4. Avant d'effectuer des mesures de paramètres électrophysiques, les dimensions géométriques de l'échantillon sont mesurées.

4.4.1. L'épaisseur de l'échantillon sous forme de plaque plan-parallèle est mesurée en trois points : un au centre et deux à la périphérie de la plaque. Si la dimension linéaire transversale de l'échantillon dépasse 5 cm, l'épaisseur de l'échantillon est mesurée en 5 points : un au centre et quatre à la périphérie de l'échantillon. La moyenne arithmétique des valeurs obtenues est prise comme résultat de la mesure de l'épaisseur.

4.4.2. Les dimensions géométriques des éprouvettes cruciformes sont mesurées deux fois aux extrémités opposées de l'éprouvette. La moyenne arithmétique des valeurs obtenues est prise comme résultat de mesure.

4.4, 4.4.1, 4.4.2. (Introduit en plus, Rev. N 1).

5. MESURES

5.1. Les mesures sont effectuées à une température fixe. L'écart de température admissible pendant la mesure n'est pas supérieur à 0,5 K.

5.2. Réalisation de mesures sur des échantillons sous forme de plaques plan-parallèles.

5.2.1. L'échantillon est placé dans un support et un courant électrique le traverse à l'aide d'une paire de contacts adjacents le long du périmètre de l'échantillon. Fixer la valeur du courant et différence de potentiel survenant sur la deuxième paire de contacts, dans l'ordre suivant :

, ;

, ;

, ;

, .

(Édition modifiée, Rev. N 1).

5.2.2. Un champ magnétique est introduit, les valeurs de courant sont enregistrées , induction magnétique et différence de potentiel dans l'ordre suivant :

, ;

, ;

, ;

,

Les indices numériques correspondent aux contacts de l'échantillon (Fig. 3). Les valeurs actuelles pour les mesures en un point (5.2.1 ou 5.2.2) doivent être les mêmes ; les valeurs des courants lors de la réalisation de mesures à différents points peuvent différer dans les limites des exigences du tableau 2.

5.3. Réalisation de mesures sur des échantillons en forme de croix

5.3.1. L'échantillon est placé dans un support et un courant électrique le traverse. Enregistrer les valeurs du courant électrique dans les deux sens , et différence de potentiel :

;

;

;

.

5.3.2. Un champ magnétique est introduit, les valeurs de l'induction magnétique B, le courant électrique dans les deux sens sont enregistrés , et différence de potentiel :

, ;

, ;

, ;

, .

Les indices numériques correspondent aux contacts de l'échantillon (Fig. 4).

6. TRAITEMENT DES RÉSULTATS

6.1. Traitement des résultats de mesure sur un échantillon sous forme de plaque plan-parallèle

6.1.1. Valeurs de tension , , , et coefficients , calculé selon les formules :

; (une)

; (2)

; (3)

. (quatre)

Lors du calcul des valeurs de contrainte , et coefficients , tenir compte algébriquement des signes des grandeurs obtenues lors des mesures.

Lors de la détermination des coefficients et Divisez la plus grande somme par la plus petite somme pour obtenir un résultat supérieur à 1.

; (5)

. (6)

Lors de la détermination des valeurs et tenir compte algébriquement des signes des grandeurs obtenues lors des mesures.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

6.1.2. Déterminer les facteurs de correction et , conformément à l'application obligatoire.

6.1.3. Valeurs de contrainte moyennes et calculé selon les formules :

; (sept)

. (huit)

6.1.4. Résistance électrique spécifique , Ohm cm, est calculé par la formule

, (9)

où - la valeur du courant électrique auquel les mesures ont été effectuées conformément à la clause 5.2.1, A ;

est l'épaisseur de l'échantillon mesuré, cm;

- la valeur moyenne de la tension lors de la mesure de la résistivité électrique, V.

6.1.5. Coefficient de Hall , cm /C, calculé par la formule

, (Dix)

où est la valeur de l'induction du champ magnétique, T ;

- la valeur du courant électrique auquel les mesures ont été effectuées conformément à la clause 5.2.2, A ;

- la valeur moyenne de Hall EMF, V.

6.1.6. La concentration des principaux porteurs de charge , cm , calculé par la formule

, (Onze)

où est la charge de l'électron ; CL ;

est le facteur de Hall pris égal à 1.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

6.1.7. Mobilité de salle des porteurs de charge majoritaires , cm , calculé par la formule

. (12)

6.2. Traitement des résultats de mesure sur un échantillon cruciforme

6.2.1. Valeurs de tension , , calculé selon les formules :

; (13)

; (Quatorze)

. (quinze)

Lors de la détermination des valeurs , , - Tenir compte algébriquement des signes des grandeurs obtenues lors des mesures.

(Édition modifiée, Rev. N 1).

6.2.2. Moyennes , , calculé selon les formules :

; (16)

; (17)

. (dix-huit)

6.2.3. Résistance électrique spécifique , Ohm cm et le coefficient de Hall , cm /Cl, calculé par les formules :

; (19)

, (vingt)

où , - valeurs de courant électrique calculées par les formules (17) et (18), A ;

- surface de la section transversale de l'échantillon, cm : ,

où — épaisseur de l'échantillon, cm ;

— largeur de l'échantillon, cm ;

, - valeurs de tension calculées par les formules (13), (16), V;

est la valeur de l'induction du champ magnétique dans l'entrefer de l'aimant, T ;

— distance entre les contacts 1 et 2, 3 et 4, cm (noir

v.4).

6.2.4. La concentration et la mobilité des principaux porteurs de charge sont calculées par les formules (11) et (12).

6.2.5. Les valeurs de résistivité électrique et la concentration des principaux porteurs de charge dans les matériaux semi-isolants ( Ohm cm) peut être porté à température formules

; (21)

; (22)

, (23)

où est la constante de Boltzmann ; eVK ;

est la température de mesure, K;

est l'énergie d'activation d'un centre d'impureté profond qui détermine les propriétés semi-isolantes du matériau, eV.

Pour AsGa - type de conductivité électrique eV.

Pour GaP euh

À.

6.2.6. Les résultats de mesure sont présentés sous la forme d'un nombre avec trois chiffres significatifs, indiquant l'ordre de grandeur. Les résultats des mesures et des calculs sont arrondis selon la règle suivante : si le premier (de droite à gauche) des chiffres écartés est supérieur ou égal à 5, alors le dernier chiffre est augmenté de 1 ; s'il est inférieur à 5, les chiffres restants ne changent pas.

6.2.7. L'intervalle dans lequel se situe la valeur minimale de l'erreur totale dans la mesure de la résistivité électrique avec une probabilité de confiance , est de ±5 % pour les échantillons à résistivité électrique Ohmcm; ±12% pour les échantillons de résistivité électrique ohm cm

6.2.8. L'intervalle dans lequel se situe la valeur minimale de l'erreur totale de mesure de la concentration des principaux porteurs de charge avec une probabilité de confiance , est de ±8 % pour les échantillons à résistivité électrique Ohmcm; ±15% pour les échantillons avec résistivité électrique ohm cm

6.2.9. L'intervalle dans lequel se situe la valeur minimale de l'erreur totale de mesure de la mobilité des principaux porteurs de charge avec une probabilité de confiance , est de ±8 % pour les échantillons à résistivité électrique Ohmcm; ±10% pour les échantillons avec résistivité électrique ohm cm

6.2.10. La présence d'inclusions étrangères dans l'échantillon contrôlé, l'inhomogénéité de la distribution des paramètres électrophysiques entraîne une augmentation de l'erreur de mesure totale, qui est établie lors de la certification métrologique de la méthode par rapport à des produits spécifiques.

6.2.5-6.2.10. (Introduit en plus, Rev. N 1).

6.3−6.9. (Exclu, Rév. N 1).