Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [ 22 ] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

= f (В), можно из наклона прямой определить АоСоо, а из отрезка 6, отсекаемого на оси = О,- величину и.

- [бЛаооР/.. (1.256)

В принципе для тех же целей может быть использована зависимость удельного сопротивления от магнитного поля. Известно,, однако, что величина магнитосопротивления в области сильных полей чрезвычайно чувствительна к пространственным неодно-родностям концентрации носителей заряда [40-42]. Предпочтительнее поэтому исследования удельной электропроводности в магнитном поле.

Если при измерении сопротивления образца в магнитном поле В2 закоротить холловскую ЭДС {Еу = 0), то из соотношения (1.9) следует = gxEx* В изотропной среде или в кубическом кристалле при сильном вырождении газа носителей

Исследуя полевую зависимость сопротивления образца при Еу = О, можно, таким образом, определить ижт- Этот метод для пленок был использован в [43, 44]. Закорачивание холловской ЭДС осуш;ествлялось путем нанесения на полупроводниковую пленку системы узких металлических полосок в направлении, перпендикулярном направлению тока.

Описанные выше методы удобно использовать в материалах: с высокими подвижностями, поскольку для точного определения Ux необходимо выполнение условий сильного магнитного поля. Более универсален в этом смысле метод, основанный на измерении поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена и описанный в [45]. Пусть измерения проводятся в условиях: VT" = (хг 0,0), В = (О, О, В,), = ]у = 0. Тогда согласно (1.32) Еу = = ayxVT. Указанные условия соответствуют оби];епринятым при измерении поперечного ЭНЭ, коэффициент которого при этом равен

(? = - ajB,. (1.258)

Закоротим теперь ЭДС эффекта Зеебека, т. е. заменим условие и = О на = 0. Тогда из (1.31) и (1.32) получаем

При этом коэффициент поперечного ЭНЭ имеет вид

(? Ey/VTB, = Q + aRypZl (1.259)

В слабом магнитном поле, пренебрегая эффектами, квадратичными по Bz, получаем Q = Q -\- ai?a. Сопоставляя Q и Q при известном а, находим величину истинной холловской подвижности = \ R \ g. Здесь следует отметить, что коэффициент термо-ЭДС



а измеряется, в отличие от удельного сопротивления образца, в отсутствие электрического тока (компенсационным методом). Соотношение электрических сопротивлений макродефектов или прослоек и основного материала при этом несущественно. Важно здесь соотношение перепадов температуры, так как

Fa = S а (х) VxTdx.

Обычно макродефекты имеют малую протяженность в направлении градиента температуры. Более того, их тепловое сопротивление шунтируется подложкой, поэтому аизм аист-

Процедура измерений состоит в следующем. Сначала на пленке в обычных условиях измеряются коэффициенты , а, R Затем на нее наносятся металлические полоски параллельно направлению градиента температуры при измерениях. Приведем условия эффективного закорачивания ЭДС поля Зеебека (Е = 0);

стм > стп; t << &,

где t - ширина просветов между металлическими полосками, b - размер полупроводниковой пленки в направлении VT. Так как обычно «п I и <?м К I <?п I, то ии

1.6. Экспериментальные методы исследования

кинетических коэффициентов в тонких пленках

В этом разделе описан ряд методов измерения электро- и тепло-физических параметров полупроводниковых пленок, которые широко использовались при исследовании пленок термоэлектрических материалов и учитывают специфику их свойств, в частности, высокую концентрацию носителей заряда и низкую теплопроводность.

Исследование температурных зависимостей гальвано-и термомагнитных эффектов. Применение паяных зондов (обычно применяемых для измерения объемных образцов) для пленочных образцов нежелательно, поскольку тонкие слои, обладающие сильно развитой поверхностью, более подвержены окислению при нагреве. Поэтому обычно для осуществления электрического контакта с измерительными зондами применяют проводящие пасты или напыляют высокопроводящие материалы (платина, индий, золото), отводы которых методом микропайки и микросварки соединяют с измерительными зондами. Высокая удельная электропроводность термоэлектрических материалов позволяет использовать также прижимные контакты.

При измерении термомагнитных эффектов на объемных образцах температурный градиент задается с помощью тепловых шин, имеющих хороший тепловой контакт с торцами образца, а разность температур измеряется с помощью термопар, запрессованных в образец. Однако для тонкопленочных образцов такой






Рис. 1.5. Измерительная ячейка (a) и криостат (б) для исследования температурных зависимостей кинетических эффектов в полупроводниковых пленках

J, 2 - пластины,

5 - образец,

4 - прижимные винты, 5, 10 - теплоотводы,

6 - градиентный нагреватель, 7-9 ~ термопары, 11 - слюдяная пластинка, 12-17 - измерительные зонды,

18 - дно,

19 - емкость для жидкого гелия,

20 - емкость для жидкого азота,

21 - патрубок для заливки жидкого гелия,

22 - штуцер для откачки, 2S - экран,

24 - вакуумный разъем,

25 - нагреватель общего нагрева,

26 - съемный кожух

способ измерения неириемлем, поскольку термопары, а также потенциальные зонды искажают температурное поле образца. Искажение вызвано тем, что поперечное сечение термопар и измерительных зондов превышает сечение пленки.

Для достаточно надежных измерений в пленках термо-ЭДС, продольного и поперечного эффекта Нернста-Эттингсгаузена, удельного сопротивления, эффекта Холла и их зависимостей от магнитного поля в широком интервале температур в [46] предложено устройство, схема которого представлена на рис. 1.5. ]\1ежду двумя плоскопараллельными пластинами 7, 2 (см. рис. 1.5, а), выполненными из меди, находится исследуемый образец

5 и слюдяная пластинка 77 с системой электродов 12-17. Конфигурация образца, показанная на рис. 1.5, задается с помощью маски. Электроды 12-17 представляют собой полоски из алюминиевой фольги толщиной 5-10 мкм, наклеенные на слюдяную пластинку толщиной 10-15 мкм. Слюдяная пластинка с электродами накладывается на пленочный образец и поджимается с помощью винтов 4, расположенных в пластине 2, На отвод 5 намотан нагреватель б, создающий температурный градиент вдоль пластин 1 и 2. Пришлифовка пластин друг к другу, а также не-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [ 22 ] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0011