Арсенид галлия и фосфид галлия монокристаллические. Измерение удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла

S" АРСЕНИД ГАЛЛИЯ И ФОСФИД ? ГАЛЛИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ХОЛЛА

ГОСТ 25948-83

(СТ СЭВ 3910-82)

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва
РАЗРАБОТАН Министерством цветной металлургии СССР ИСПОЛНИТЕЛИ
А. В. Елютин, Н. Н. Соловьев, Н. И. Сучкова, В. М. Михайлов
ВНЕСЕН Министерством цветной металлургии СССР
Член Коллегии А. П. Снурников
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ ного комитета СССР по стандартам от 28 октября 1983 г. № 5178
УДК 621.315.592.083:006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

АРСЕНИД ГАЛЛИЯ И ФОСФИ

ГАЛЛИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

Измерение удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла
Monocrystal gallium arsenide and gallium phosphide.
Measurement of specific electric resistance and Hall-coefficient

ОКСТУ 1772

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 октября 1983 г. № 5178 срок действия установлен
с 01,01,85
до 01.01,90
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает метод измерения удель- ного электрического сопротивления, коэффициента Холла и опре­деления типа проводимости,, концентрации и холловской подвиж­ности основных носителей заряда для полупроводниковых мате­риалов с удельным электрическим сопротивлением от 10~4 до 109 Ом*см монокристаллических арсенида галлия и фосфида галлия.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3910—82.

1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

1.1. Определение удельного электрического сопротивления основано на измерении продольного электрического поля Ех и плотности тока jx, вызываемого этим полем.
1.2. Определение коэффициента Холла основано на измерении поперечного электрического поля Еу (Uy), возникающего в полу­проводнике, помещенном в магнитное поле индукций Bz при про­текании через него тока плотностью jx в направлении, перпенди* кулярном магнитному полю.
1.3. Тип проводимости полупроводникового материала уста­навливают по знаку ЭДС Холла в соответствии с черт. 1.
1.4. Концентрацию и подвижность основных носителей заряда определяют расчетным путем на основании данных по измере-
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1984
2—1395
нию удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла.

Черт. 1

2. АППАРАТУРА

2.1. Структурная схема установки для измерения удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла представ* лена на черт. 2.

1 — измеряемый образец; 2 — магнит; 3 — источник постоянного тока; 4 — из­мерительное устройство; 5 — коммути­рующее устройство

Черт. 2
2.2. Требования к элементам структурной схемы в зависи­мости от параметров измеряемого материала приведены в табл. 1—2.
2.2.1. Магнит, обеспечивающий создание магнитных полей из­меняемой полярности, должен удовлетворять требованиям табл. L
Таблица 1

2.2.2. Источник постоянного тока, обеспечивающий создание в измерительной цепи электрического тока изменяемой -поляр* ности, должен удовлетворять требованиям табл. 2.
Таблица 2

Верхний пре-
дел удельного
электриче-
ского сопро-
тивле-
ния Р,Ом • см
1-Ю"3 1-Ю-2 1-10° 1-101
1-Ю3
1-Ю3
1-Ю*
1-Ю3
1-106
1-107
1-Ю»
1-Ю3
Верхний пре-
дел электри-
ческого тока
Л А

5-Ю-1 2-Ю' Ы0-1 1 • 10~2 1-Ю-3

Ы0~4
I -10“1
1-Ю-6

I ■ 1(Г2 1-Ю”3 1 ■ 10“4 5 6 7 1-Ю-10

Допустимая
нестабиль-
ность электри-
ческого тока
за время из-
мерения, %
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
Входное
электриче-
ское сопро-
тивление изме-
рительного
прибора /?,
Ом, не менее

2.2.3. Прибор для измерения электрического напряжения с погрешностью не более 1%, должен соответствовать требова­ниям табл. 2.
Коммутирующее устройство должно обеспечивать про­ведение измерительных операций с использованием одного измери- 2
*
2.2.4.
тельного прибора. Значение величины электрического сопротивле* ния изоляции контактов коммутирующего устройства не должно быть менее входного электрического сопротивления измеритель­ного устройства.
2.3. Вспомогательные средства
2.3.1. Держатель образца должен обеспечивать:
перпендикулярность плоскости образца направлению магнит­ного поля с отклонением от перпендикулярности не более ±3°;
возможность проведения измерений .при затемнении образца; соответствие электроизоляционных свойств конструкционных материалов сопротивлению измерительного прибора.
2.3.2. Микрометр или другой инструмент для измерения толщи­ны образца с погрешностью не более 1 • 10“3 см и с погрешностью не более 3-10-4 см для измерения толщины d^C0,06 см.
2.3.3. Прибор для имерения силы электрического тока с по­грешностью не более 0,5%.
2.3.4. Прибор для измерения абсолютного значения, магнит­ной индукции-с погрешностью не более 2%.
2.3.5. Термометр с погрешностью измерения не более 0,5К.

3. МЕТОДЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

3.1. Измерения проводят на образцах в виде плоскопараллель­
ных пластин (черт. 3) либо на образцах крестообразной формы (черт. 4).
3.2. -Измерения полуизолирующего 'Материала с удельным электрическим сопротивлением р> 106 Ом-см проводят на образ-
цах крестообразной формы.

3.3. Требования к характеристикам образцов приведены в табл. 3.
Таблица 3

4. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

4.1. На образец крестообразной формы наносят шесть электри­ческих контактов.
4.2. На образец в виде плоскопараллельной пластины наносят четыре электрических контакта, располагая их на периферии пластины.
Рекомендуется располагать электрические контакты на боко-* вой поверхности пластины (черт. 3).
4.3. Электрические контакты должны обладать:
линейной вольт-амперной характеристикой (результаты из­мерения не должны зависеть от конкретных режимов измерений);
малым переходным сопротивлением (рекомендуемые методы оценки устанавливаются в зависимости от вида полупроводнико­вых монокристаллических материалов).

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. Измерения проводят при фиксированной температуре. До-
пускаемое отклонение температуры за время
5.2. Проведение измерений на образцах в виде плоскопарал­лельных пластин.
Образец устанавливают в держатель и пропускают через него электрический ток, используя одну из двух пар контактов
,
5.2.1.
Фиксируют значение тока I и разности потенциалов Ut возникаю­щей на второй паре контактов, в следующем порядке:
^3,4( + ІЦ2) ’ ^Зі4( — /ц2) »
+ <3,2) » U]t4( - 13^ »
Uh2( +!3t4) > »
u2j( + ii,4) ; .
магнитной индукции В и разности потенциалов U в следующем
порядке:

Цифровые индексы соответствуют контактам образца (черт. 3). Значения токов при измерениях в пределах одного пункта (5.2.1. или 5.2.2) должны быть одинаковыми; значения токов при выпол­нении измерений по разным пунктам могут различаться в пределах требования табл. 2.
5.3. Проведение измерений на образцах кресто­
5.3.1. Образец устанавливают в держатель и пропускают через него электрический ток. Фиксируют значения электрического тока в двух направлениях +Л, —I и разности потенциалов U:
Р Р
Ult2{ 4- I) »
Ui,2( -1);
^4з,4{ + /) .

■индукции В, электрического тока в двух направлениях +1в, — Ів^ разности потенциалов U:
Ui,3( + /, + в), Ui,n &2.4( + /, + В) , 1^2,41 - А - В) ;
&2,4( -/, + в), Уг,4( + f,-B);
Ui,3( - /, + в), Ui,3^ + і,-в) ■
Цифровые индексы соответствуют контактам образца (черт. 4)
.

и у = Uy' +.и^ . ’ (8)
2
1.1.4. Удельное электрическое сопротивление р, Ом*см, вычи­сляют по формуле
4 * 53 • d г г
р =• —2— Uf'
где /— значение электрического тока, при котором проводились измерения по л. 5.2.1,А;
d— толщина измеряемого образца, ем;
Up — среднее значение напряжения при измерении удельного электрического сопротивления, В.
1.1.5. Коэффициент Холла (/?ц), см3/Кл, вычисляют по фор­муле
/?н=10‘-4 -иу, (10)
J *25
где В— значение индукции магнитного поля, Т;
I— значение электрического тока, при котором проводились измерения по п. 5.2.2,А;
иу— среднее значение ЭДС Холла, В.
1.1.6. Концентрацию основных носителей

где 1« заряд электрона; /= 1,602 • 10~19 Кл;
фактор, принимаемый равным 1,
1.1.7. Холловскую подвижность основных носителей ЦН, СМ2-В-1 • С"1, вычисляют по формуле
(12)
6.2. Обработка результатов измерений на об­разце крестообразной фор м ы
6.2.1. Значения напряжений Up , U Уі, U Уз вычисляют по фор­мулам:

U2,4( 4- Д + В) U2,4( - Д + U2,4{ + Л - В}+и 2,4( - Д - В)
4
6.2.2. Средние значения Uy, /р , 1В вычисляют по формулам;
; (16)

6.2.3. Удельное электрическое сопротивление Q, Ом - см, и коэффициент Холла 7?н, см3/Кл, вычисляют по фрмулам:

(19)
(20)
где I?, 1в~ значения электрического тока, вычисленные по формулам (17) и (18), А;
5—площадь поперечного сечения образца, см2: S = a-dt
1— расстояние между контактами 1 и 2, 3 и 4, см (черт. 4).
6.2.4. Концентрацию и подвижность основных носителей за­ряда вычисляют по формулам (11) и (12).
6.3. Результатом измерения удельного электрического сопро­тивления является величина, вычисленная по формулам (9) или (19):
6.4. Случайная погрешность измерения удельного электриче­
ского сопротивления, характеризующая сходимость результатов измерений, не превышает ±2% с доверительной вероятно­стью 0,95;
6.5. Суммарная погрешность измерения удельного электриче­ского сопротивления не превышает ± 12% с доверительной вероятностью 0,95.
6.6. Результатом измерения коэффициента Холла является
величина, вычисленная по формуле (10) или (20).
6.7. Случайная погрешность измерения коэффициента Холла, характеризующая сходимость результатов измерений, не превы­шает ±4% с доверительной вероятностью 0,95.
6.8. Суммарная погрешность измерения коэффициента Холла не превышает ±15% с доверительной вероятностью 0,95.
6.9. Суммарная погрешность определения подвижности основ­ных носителей заряда не превышает ±15% с доверительной вероятностью 0,95.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Обязательное
Значение поправочного коэффициента f в зависимости
от значения коэффициента

Редактор И. В. Виноградская
Технический редактор В. И. Тушева
Корректор В. И. Варенцова
Подп. в печ. 21.02.84. 0,75 усл. п. л.
Тир. 8000
Ордена «Знак Почетз» Издательство стандартов, 123840, Москва, ГСП, Новопресненский пер,, 3
Тип. «Московский печатник». Москва, Лялин пер., 6. Зак. 1395
Изменение № 1 ГОСТ 25948—83 Арсенид и фосфид галлия монокристалличес­кие. Измерение удельного электрического сопротив