ЭЛЕМЕНТ ХОЛЛА, ИМЕЮЩИЙ ДВА КОНТАКТА AL-P-SI С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.382

DOI: 10.25206/1813-8225-2020-172-60-65

Р. Б. БУРЛАКОВ

Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского,

г. Омск

элемент холла, имеющий два контакта а!-р-я с БаРЬЕРОМ шоттки

Рассмотрены способ изготовления и результаты исследования электрических и фотоэлектрических свойств элемента Холла, имеющего два токовых контакта и два потенциальных холловских контакта на одной поверхности кремниевой пластины и два контакта А1-р^ с барьером Шоттки на обратной поверхности пластины. Исследованный элемент Холла имеет простую технологию изготовления и обладает расширенными функциональными возможностями.

Ключевые слова: способ изготовления элемента Холла, кремний р-типа, контакты А1-р^ с барьером Шоттки.

Введение. Известны устройства для контроля параметров полупроводниковых материалов различными методами, включая метод эффекта Холла, который получил широкое применение для контроля качества полупроводниковых материалов при измерениях концентрации носителей заряда [1 — 12]. Для измерения профиля легирования в поверхностном слое полупроводниковой пластины в структуру элемента Холла вводят контакт с барьером Шоттки [3, 8]. Наиболее близким по технической сущности к исследованному в настоящей работе полупроводниковому прибору является элемент Холла [12], содержащий полупроводниковый образец в виде пластины, на одной поверхности которой расположены два токовых контакта вдоль линии длины пластины с двух противоположных сторон и два потенциальных холловских контакта, расположенных между токовыми контактами на линии, которая перпендикулярна линии расположения токовых контактов с двух противоположных сторон, а на обратной поверхности пластины расположены два контакта с барьером Шоттки вдоль линии длины с двух противоположных сторон под токовыми контактами. Однако в работе [12] отсутствуют результаты экспериментальных иследований предложенного в ней элемента Холла, что является недостатком этой работы. Задачей настоящей работы является разработка структуры и способа изготовления элемента Холла, имеющего два контакта Al-p-Si с барьером Шоттки, и экспериментальное исследование электрических и фотоэлектрических свойств такого элемента Холла, обладающего расширенными функциональными возможностями.

Экспериментальные методики и результаты. Конструкция исследованного в настоящей работе элемента Холла поясняется чертежом на рис. 1, где показаны в увеличенном масштабе вид на элемент Холла со стороны холловских и омических токовых контактов и его сечение по плоскости А-А.

Элемент Холла содержит кремниевый образец 1 с размерами 8x12 мм2 (где ширина образца W = = 8 мм), на шлифованной поверхности которого (на концах образца 1) расположены омический токовый контакт 2 с размерами 3x8 мм2 и омический

токовый контакт 3 с размерами 1x8 мм2, а также потенциальные холловские контакты 4 и 5, расположенные между токовыми контактами 2 и 3 на противоположных сторонах образца 1 на его шлифованной плоскости на линии, которая перпендикулярна как направлению тока, так и направлению магнитного поля. Контакты 2, 3, 4 и 5 выполнены из пленки А1 с толщиной 0,4 мкм, расстояние между токовыми контактами 2 и 3 равно 8 мм. Элемент Холла снабжен двумя контактами 6 и 7 с барьером Шоттки, расположенными на полированной плоскости образца 1, которая противоположна плоскости с двумя токовыми контактами 2 и 3. Контакты 6 и 7 выполнены из пленки А1 с толщиной 0,24 мкм в виде дисков с диаметром 3 мм и расстоянием 8 мм между их центрами. Контакты 6 и 7 не касаются боковых и торцевых граней образца 1. Из рис. 1 видно, что при освещении элемента Холла со стороны контактов 2, 3, 4 и 5 освещаемая через кремниевый образец 1 область контакта 6 и неосвещаемая через кремний область контакта 7 имеют вид сегметов с высотой (0,5—1) мм. Направление излучения при освещении контактов 6 и 7 с барьером Шоттки со стороны барьерной пленки А1 на рис. 1 не показано.

Для изготовления элемента Холла использовалась полированная с одной стороны пластина кремния р-типа (марка: 100-2Вк-2кдб10-(111) 4-460, номинальное значение удельного сопротивления — 10 Омсм, толщина пластины — 460 мкм), которая была разделена методом скрайбирования на кремниевые образцы с размерами 8x12 мм2. Один из прямоугольных уголков (с длиной катета 0,5 мм) каждого кремниевого образца был срезан для визуальной фиксации его полированной стороны. Затем четыре образца очищались (от ЗЮ2) в растворе ИР + И20 (1:1) в течение 70 — 80 секунд с последующей промывкой в дистиллированной воде и ацетоне. После этого изготовляли два токовых контакта и два холловских контака на неполированной плоскости каждого кремниевого образца, а затем два контакта с барьером Шоттки на полированной плоскости каждого образца путем локального термовакуумного нанесения тонких пленок А1

Рис. 1. Вид в увеличенном масштабе на элемент Холла со стороны холловских и омических токовых контактов и его сечение по плоскости А-А 1 — образец кремния р-типа с размерами 8x12 мм2; 2, 3, 4 и 5 — омические контакты Л1-р-Б1 на шлифованной плоскости кремниевого образца: 2 — омический токовый контакт с размерами 3x8 мм2, 3 — омический токовый контакт с размерами 1x8 мм2, 4 и 5 — потенциальные холловские контакты; 6 и 7 — контакты Л1-р-Б1 с барьером Шоттки на противоположной полированной стороне кремниевого образца

Рис. 2. Устройство для локального термовакуумного нанесения тонких пленок Л1 на кремниевые образцы: 1 — пластина (с толщиной 1 мм) из нержавеющей стали;

2 — металлическая маска с 5 отверстиями диаметром 1 мм;

3 — металлическая маска с 8 отверстиями диаметром 3 мм;

4 — прямоугольное окно с размерами 1*32 мм2;

5 — прямоугольное окно с размерами 3*32 мм2. Пунктирными линиями в области каждого отверстия

с размерами 12*32 мм2 в пластине 1 показаны границы между кремниевыми образцами после их загрузки на маску. Элементы крепления масок 2 и 3 к пластине 1 (расположенные на ее обратной стороне) на рисунке не показаны

на образцы кремния р-типа. При этом использовали устройство (рис. 2), содержащее пластину 1 (толщиной 1 мм) из нержавеющей стали с двумя прямоугольными отверстиями (с размерами 12x32 мм2), в области которых расположены металлические маски 2 и 3 (с толщиной 0,2 мм).

Локальное нанесение тонкой пленки Л! с толщиной 0,4 мкм выполняли путем осаждения испаренных в вакууме атомов Л! через два прямоугольных окна 4 и 5 (с размерами: 1x32 мм2 и 3x32 мм2) (рис. 2) на концевые участки четырех кремниевых образцов и через пять отверстий (диаметром 1 мм) в маске 2 на области потенциальных холловских контактов при температуре образцов 120 °С. Термовакуумное испарение алюминия выполняли при

давлении остаточных газов (1,5 — 2)-10-5 мм рт. ст. из Ш испарителя [13] (четыре Ш проволоки длиной 65 мм и диаметром 0,8 мм, соединенные параллельно на концевых участках испарителя и расположенные в его центре на расстоянии 1 мм друг от друга). Осажденную пленку Л! вжигали в кремниевые образцы в вакууме при давлении остаточных газов (6-8)10-3 мм рт. ст. и температуре 520 °С в течение 20 минут, что приводило к формированию омических токовых контактов 2 и 3, а также потенциальных холловских контактов 4 и 5 на образцах кремния р-типа (рис. 1).

Затем перегружали кремниевые образцы на маску 3 (рис. 2) и осаждали локально пленку Л! толщиной 0,24 мкм через восемь отверстий (диаметром

3 мм) на концевые участки четырех кремниевых образцов на полированной плоскости, которая противоположна плоскости с двумя токовыми контактами 2 и 3. Локальное осаждение пленки Л! выполняли в вакууме при давлении остаточных газов (1,5 — 2)-10-5 мм рт. ст. и температуре кремниевых образцов 100 °С, и в результате этого формировали контакты с барьером Шоттки 6 и 7 на образцах кремния р-типа (рис. 1). Время изготовления элемента Холла, т.е. проведения двух операций термовакуумного напыления алюминия и его вжигания в р-кремний, составляло (2,5 — 3) часа.

В данной работе была измерена в двух элементах Холла (при Т=295 К) концентрация носителей тока (дырок) в образцах кремния р-типа. Для измерения концентрации носителей тока (дырок) в образцах кремния р-типа элемент Холла устанавливали в зондовое устройство, предложенное в работе [14], и подключали его к электрической схеме, которая обеспечивала протекание и измерение регулируемого электрического тока через омические токовые контакты 2 и 3 элемента Холла, уменьшение напряжения асимметрии УА на холловских контактах 4 и 5 с помошью внешнего регулируемого источника напряжения компенсации V , включаемого последовательно с измерителем напряжения на контактах 4 и 5 [3, с. 140—142, рис. 5.2в], и измерение результирующего напряжения VИ на холловских контактах

4 и 5. Затем, регулируя напряжение компенсации V , получали минимальное значение напряжения асимметрии VA на холловских контактах 4 и 5. После этого закрывали зондовое устройство алюминиевой крышкой, устанавливали его в магнитное поле электромагнита (магнитная индукция В которого была измерена с помощью измерителя магнитной индукции Ш1-8) и выполняли измерение результирующего напряжения VИ на холловских контактах 4 и 5 ампервольтметром В7-22А. Расчет концентрации носителей тока (дырок) р в элементах Холла выполняли по формуле: р = Г — , где VX — холловская

чУх\ л

разность потенциалов, г — Холл-фактор, д — заряд электрона, р — концентрация дырок в кремнии р-типа, й — размер образца в направлении магнитного поля (толщина кремниевого образца), В — магнитная индукция, I — электрический ток, протекающий через токовые контакты 2 и 3 элемента Холла. В настоящей работе были использованы следующие значения величин в формуле для расчета концентрации р дырок: г=3тс/8=1,1781 ^ 1,18; й = = 0,46 мм; I = 5 мА; В = 0,264 Тл. Холловскую разность потенциалов VX расчитывали по формуле: VX = VИ/K, где VИ — разность потенциалов, измеряемая на холловских контактах 4 и 5 (УИ < VX), К — поправочный коэффициент (К < 1), который

учитывает уменьшение измеряемой на холловских контактах 4 и 5 разности потенциалов VИ по сравнению со значением холловского напряжения VX в результате шунтирующего действия токовых контактов 2 и 3 и барьерных контактов 6 и 7 на измеряемую разность потенциалов УИ [2, с. 70 — 74, рис. 2.7; 3 с. 167—168, рис. 7.6]. В данной работе использовали значение К = 0,47, которое соответствовало отношению (равному 0,625) расстояния (5 мм) между барьерными контактами 6 и 7 к ширине (W = 8 мм) кремниевого образца.

Электрические характеристики контактов 6 и 7 с барьером Шоттки: темновые статические вольт-амперные характеристики (ВАХ) измеряли с помощью мультиметров М890С и МУ-60, а С-У-характеристики — с использованием высокочастотного измерителя Е7-9, в котором измерение емкости производится на рабочих частот (700 — 300) кГц. На основе использования зависимости логарифма прямого тока (1п 1пр) контакта с барьером Шоттки от приложенного напряжения определена плотность тока насыщения J0 контакта. Пересечение прямой Ln [ (V) с вертикальной осью (в результа-

те линейной экстраполяции к V=0) определяет Ln [0, и, следовательно, ток насыщения 10 и плотность тока насыщения J0 = 10/S, где S — площадь контакта с барьером Шоттки. Измерены фотоэлектрические характеристики контактов с барьером Шоттки: спектр фото-э.д.с. в фотовольтаическом режиме (режим холостого хода) и спектр тока короткого замыкания в фотовольтаическом режиме. Фотоэлектрические характеристики были измерены с помощью модифицированного спектрофотометра УБи 2-Р, в котором в качестве источника излучения была применена галогеновая лампа накаливания (МАЯК Н1, 12 В, 55 Вт) со стабилизированным источником питания ТЕС 5818. При измерении фотоэлектрических характеристик исследуемый элемент Холла устанавливали в поток излучения в кюветной камере спектрофотометра, а спектр фото-э.д.с. и спектр тока короткого замыкания измеряли с помощью мультиметров М890С и МУ-60 соответственно. При измерениях этих спектров напряжение на галоге-новой лампе поддерживали на неизменном уровне 10,6 В. Кроме этого, были измерены фото-э.д.с. V и ток короткого замыкания [ каждого контакта

з,5Е-иа ЗЕ-ИЗ

в гч ь 1.

25Е+18

2Е+18 5Е-ИЗ 1Е+18 5Е+17

1-7

1-Б ' с

С

-1

-0,3 -0,6

-ОД

-0,2

Напряжение Б

Рис. 3. ^^характеристики контактов № 1-6 и № 1-7 с барьером Шоттки в элементе Холла № 1

9Е-10

8Е-10

^ 7Е-10

ш

6Е-10

5Е-10

4Е-10

£

1-е

— 1-7

-0.6

-0,4

-0,2

Напряжение, Б

Рис. 4. Зависимости барьерной емкости С от обратного напряжения V контактов № 1-6 и № 1-7 с барьером Шоттки в элементе Холла № 1

Электрические и фотоэлектрические параметры контактов с барьером Шоттки двух элементов Холла

Таблица 1

№ барьер-кон-та Концентрация дырок в р-Б1, см-3 ВАХ контакта Высота барьера, Фвр' В Освещение 75 Вт, I =5см

Холл метод С-У Метод [ , мкА пР' J0, Л/см2 ВАХ метод С-У метод ФЭ метод со стороны барьерного Л1

Освещение Ух, мВ [з, мА

0,6 В Л1 Б1

1-6 1,31х1015 1,31х1015 6658 5,3х10-7 0,753 0,853 0,861 0,861 440 0,4

1-7 1,17х1015 3946 4,2х10-6 0,699 0,875 0,861 435 0,65

2-6 1,36х1015 1,28х1015 6226 1,2х10-8 0,85 0,837 0,857 0,861 469 0,51

2-7 1,16х1015 3455 1,7х10-5 0,664 0,858 0,861 410 0,56

Примечание: Первая цифра (1 и 2) в номере контакта Л1-р-Б1 — номер элемента Холла. Вторая цифра (6 и 7) в номере контакта Л1-р-Б1 — номер контакта в элементе Холла в соответствии с рис. 1. Прямой ток [ контактов приведен для одинаковых (по абсолютному значению У=0,6 В) прямых напряжений.

ш

250

200 о

4 150

О

о 100 в

50

0

1 1

Яхр = 1,107 л«см

1

3 1

.X

\ 2 »-й—С

0.3 0,5

0,7 0,9 1,1 1,3 Длина волны, мкм

1,5

Рис. 5. Спектры фото-э.д.с. контактов Л1-р^ с барьером Шоттки в элементе Холла № 1:

1 — № 1-7 (освещение через Si);

2 — № 1-6 (освещение через Si);

3 — № 1-6 (освещение со стороны барьерной пленки Л!)

й 3 2

1

О

1 - -

— ^ - ^ 07 игч :

1 —

) \

/ Ал

о.е

0,8 1 1,2 1,4

Длина волны, мкм

Рис. 6. Спектры тока короткого замыкания контактов с барьером Шоттки в элементе Холла №1:

1 — № 1-7 (освещение через Si);

2 — № 1-6 (освещение через Si)

2,5

1,5 £ 1

0,5

I

= 1,107 мкм -

п

£

3 \

>

о.е

1,2

1,4

Длина волны, мкм

Рис. 7. Спектры тока короткого замыкания контактов Л1-р^ с барьером Шоттки в элементе Холла № 1: 2 — № 1-6 (освещение через Si); 3 — № 1-6 (освещение со стороны барьерной пленки Л!)

с барьером Шоттки при освещении контакта интегральным светом вольфрамовой лампы накаливания (220 В, 75 Вт) с расстоянием 5 см от нити накала лампы до барьерного контакта.

На основе использования указанных выше характеристик определена высота барьера Шоттки фВр контактов методами ВАХ и С-У-характеристик, а также фотоэлектрическим методом путем применения спектров тока короткого замыкания контактов с барьером Шоттки [15]. Результаты измерений указанных выше электрических и фотоэлектрических характеристик элементов Холла представлены в табл. 1 и на рис. 3 — 7.

Из табл. 1 видно, что концентрация носителей тока (дырок) в образцах кремния р-типа, измеренная холловским методом с помощью элементов Холла № 1 и № 2, равна соответственно 1,31 1015 см-3 и 1,36 1015 см-3. Если использовать значение подвижности дырок — 480 см2В-1с-1 в кремнии р-типа с концетрацией дырок 1015 см-3 из работы [16] и паспортный параметр пластины кремния р-типа (из которой были изготовлены в данной работе элементы Холла № 1 и № 2) значение удельного сопротивления — 10 Ом см, то расчет дает для этой пластины следующее значение концентрации дырок — 1,302 1015 см-3.

С-У-характеристики контактов Л!-р-81 с барьером Шоттки в двух элементах Холла (на рис. 3 представлены С-У-характеристики контактов № 1-6 и № 1-7 в элементе Холла №1) были измерены в интервале обратных напряжений V (0,1-0,96) В и являются линейными в координатах 1/С2(У). Линейность этих характеристик позволила определить (в соответствии с работой [15]) точку их пересечения V1 с осью напряжений V (в результате линейной экстраполяции к 1/С2 = 0), концентрацию акцепторов в кремниевых пластинах и положение уровня Ферми в запрещенной зоне р-Б1, и высоту барьера Шоттки фВр контактов (табл. 1). Из данных табл. 1 следует, что определенная С-У-методом концентрация акцепторов N в материале элементов Холла равна 1,31 1015 см-3 и 1,17 1015 см-3 при использовании соответственно контактов № 1-6 и № 1-7 в элементе Холла № 1. В случае применения контактов № 2-6 и № 2-7 концентрация акцепторов в элементе Холла № 2 равна соответственно 1,281015 см-3 и 1,161015 см-3. Следовательно, использование в С-У-методе контактов № 1-7 и № 2-7 приводит к более сильному отклонению полученных С-У-методом значений концентрации акцепторов от значений концентрации дырок р, полученных в настоящей работе холловским методом. Этот факт обусловлен тем, что наклон [д(с )/Л0 ] С-У-характеристик контактов № 1-7 и № 2-7 больше наклона С-У-характеристик контактов№1-6и № 2-6 (например, на рис. 3, наклон С-У-характеристики контакта № 1-7 равен 2,034 1018 Ф-2 В-1, а наклон С-У-характеристики контакта № 1-6 равен 1,818 1018 Ф-2В-1). Поэтому дасчет юонцентрации акцепторов по формуле, которая приведена в работах [4, с. 83; 6, с. 87; 7, с. 20]: ЫА а 2/{52д880 [д(с2)/Ло]} , где 5 — плошадь контакта с барьером Шоттки, д — заряд электрона, е — относительная диэлектрическая проницаемость кремния, е0 — электрическая постоянная, С — барьерная емкость контакта 6 (или 7), V — обратное напряжение, приводит к уменьшенным значениям концентрации акцепторов МА. При этом (на графиках зависимости С-2 от V) С-У-характеристики контактов № 1-7 и № 2-7 расположены выше С-У-характеристик контактов № 1-6 и № 2-6 (рис. 3), что обусловлено уменьшенными значениями барьерной емкости С контактов № 1-7 и № 2-7 на графиках зависимости емкости С контакта от обратного напряжения V (рис. 4).

Это различие характеристик контакта № 1-7 (или № 2-7) и контакта № 1-6 (или № 2-6), по-видимому, обусловлено различием в геометрии омических токовых контактов 3 и 2 элементов Холла (см. рис. 1). Вследствие изложенного выше нецелесообразно применять контакты № 1-7 и № 2-7 исследованных элементов Холла (с показанной на рис. 1 структурой) для измерения С-У-методом концентрации акцепторов N в кремнии. Однако контакты № 1-7 и № 2-7 имеют увеличенную освещаемую через кремниевый образец 1 область контакта и могут использоваться для измерения спектров тока короткого замыкания в ближней инфракрасной области спектра и определения высоты барьера Шоттки фВр наиболее точным фотоэлектрическим методом [15, с. 300-302].

На рис. 5 представлены спектры фото-э.д.с. в фотовольтаическом режиме двух контактов с барьером Шоттки: № 1-7 и № 1-6 в элементе Холла № 1 для случаев освещения контакта № 1-7 только через кремниевую пластину (спектр 1), а контакта № 1-6 через кремниевую пластину (спектр 2) и со стороны барьерной пленки Л1 (спектр 3). На рис. 6 и 7 представлены спектры тока короткого замыкания контактов № 1-7 и № 1-6 для аналогичных условий освещения барьерных контактов. Из представленных на рис. 5- 7 спектров фото-э.д.с. и тока короткого замыкания контактов № 1-7 и № 1-6 следует, что при освещении контактов № 1-7 и № 1-6 через кремниевую пластину они действуют в диапазоне длин волн (0,9-1,4) мкм с максимумом на длине волны 1,27 мкм, т.е в ближней инфракрасной области спектра.

Ограничение спектров фото-э.д.с. и тока короткого замыкания контактов в видимой области спектра (длина волны меньше 0,8 мкм) обусловлено тем, что излучение видимой области спектра сильно поглощается при распространении через кремниевую пластину, а контакты действуют на основе внутренней фотоэмиссии носителей тока, которые возбуждаются в Л1 пленке излучением с длинами волн выше длинноволновой границы кремния (А, =1,107 мкм) и переходят в кремний, когда их энергия превышает высоту барьера фВр контакта Л1-р-Б1 [17].

Если контакт № 1-6 освещается со стороны барьерной пленки Л1, то из спектров фото-э.д.с. и тока короткого замыкания, представленных на рис. 5 и 7, следует, что в этом случае контакт действует в диапазоне длин волн (0,5-1,4) мкм с максимумом на длине волны 1,2 мкм, т.е в более широкой области спектра, которая включает в себя как участок спектра видимого излучения (05-0,8) мкм, так и ближнюю инфракрасную область спектра. Расширение спектров фото-э.д.с. и тока короткого замыкания в видимую область спектра обусловлено тем, что при освещении контакта со стороны непрозрачной барьерной пленки Л1 (с толщиной 240 нм) излучение видимой и инфракрасной областей спектра воздействует как на внешнюю кольцевую зону области пространственного заряда непрозрачного контакта Л1-р-Б1, так и на области кремния под непрозрачным контактом Л1-р-Б1 в результате отражений излучения от границ раздела воздух-кремний и кремний-металл при неперпендикулярном падении излучения на контакт. Поэтому в этом случае контакт действует как на основе внутренней фотоэмиссии носителей тока из пленки Л1 в кремний, так и на основе генерации электронно-дырочных пар в кремнии.

Из спектров тока короткого замыкания контактов Л1-р-Б1, показанных на рис. 6 и 7, также видно, что при освещении контактов Л1-р-Б1 с барьером Шоттки через кремниевую пластину имеют место более высокие значения максимума тока короткого замыкания по сравнению со значением этой величины в случае освещения контакта Л1-р-Б1 со стороны непрозрачной пленки Л1. Этот факт связан с малыми значениями тока короткого замыкания (максимальные значения которого находятся в интервале (0,5-0,6) мкА), когда контакт Л1-р-Б1 освещается со стороны барьерной пленки Л1 (рис. 7), так как в данной работе эта пленка Л1 имеет толщину 240 нм и поэтому непрозрачна в диапазоне длин волн (0,5-1,4) мкм.

Следует отметить, что использование в исследованном элементе Холла контактов 6 и 7 с барьером Шоттки, выполненных из полупрозрачной пленки Т1 с толщиной 8-10 нм на основе применения предложенной в работе [18] методики изготовления контактов Т1-р-Б1, позволит каждому контакту Т1-р-

(согласно данным работы [18]) выполнять функцию двухспектрального фотоэлемента: в диапазоне длин волн (0,9-1,4) мкм при освещении контакта Т1-р-Б1 через пластину, или в диапазоне длин волн (0,5-1,4) мкм, когда полупрозрачный контакт Т1-р-

освещается со стороны барьерной пленки Т1.

Заключение. Таким образом, при использовании предложенного элемента Холла, имеющего два контакта Л1-р-Б1 с барьером Шоттки, можно измерять на одном и том же образце величину концентрации носителей тока (дырок) р при известном значении величины магнитной индукции В и, наоборот, выполнять измерение величины В, если для того же используемого элемента Холла известно значение величины р, предварительно измеряемое на этом же образце вольт-фарадным методом. Наличие в элементе Холла контакта с барьером Шоттки позволяет выполнять оценку неоднородности распределения концентрации акцепторов в поверхностном слое используемого полупроводникового материала, а также измерять профиль легирования в тонком поверхностном слое этого материала. Кроме этих основных функций, исследованный элемент Холла позволяет измерять фотоэлектрические характеристики контактов с барьером Шоттки: спектр фото-э.д.с. в фотовольтаическом режиме и спектр тока короткого замыкания в фотовольтаическом режиме и определять на основе спектра тока короткого замыкания высоту барьера Шоттки фВр наиболее точным фотоэлектрическим методом. Показано, что при освещении контакта Л1-р-Б1 через пластину исследованный элемент Холла выполняет функцию фотоэлемента в диапазоне длин волн (0,9-1,4) мкм с максимумом на длине волны 1,27 мкм. Использование предложенной методики изготовления элемента Холла обеспечивает время его изготовления в интервале (2,5-3) часов.

Библиографический список

1. Ковтонюк Н. Ф., Концевой Ю. А. Измерения параметров полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1970. 432 с.

2. Кучис Е. В. Методы исследования эффекта Холла. М.: Советское радио, 1974. 328 с.

3. Кучис Е. В. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. М.: Советское радио, 1990. 264 с.

4. Батавин В. В., Концевой Ю. А., Федоровичи Ю. В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1985. 264 с.

5. Павлов Л. П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1987. 239 с.

6. Пилипенко В. А., Пономарь В. Н., Горушко В. А. [и др.]. Физические измерения в микроэлектронике. Мн.: Научно-методический центр Электронная книга БГУ, 2003. 171 с. ISBN 985-445-950-0.

7. Портной Г. Современные магниточувствительные датчики Холла и приборы на их основе // Вестник автоматизации. 2013. № 1 (39). С. 7-12.

8. Look D. C. Schottky-barrier profiling techniques in semiconductors: Gate current and parasitic resistance effects // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 57, no. 2. P. 377-383. DOI: 10.1063/ 1.334762.

9. Basiago R. [et al.] Hall plate. US patent 3046458; filed April 23rd, 1959; published July 24 th, 1962.

10. Kataoka S., Sugiyama Y., Fujisada H. Highly sensitive Hall element. US patent 4204132; filed Aug. 8 th, 1977; published May 20 th, 1980.

11. Morikawa J. [et al.] Hall element. US patent 4223292; filed Jul. 24th, 1978; published Sep. 16th, 1980.

12. Пат. 162967 U1 Российская Федерация, МПК H 01 L 43/04. Элемент Холла / Бурлаков Р. Б., Савенко О. М. № 2016104014/28; заявл. 08.02.16; опубл. 10.07.16, Бюл. № 19.

13. Пат. 188587 U1 Российская Федерация, МПК C 23 C 14/24. Испаритель с изменяемой геометрией для вакуумного нанесения тонких пленок / Бурлаков Р. Б., Кузин А. Г. № 2018125350; заявл. 10.07.18; опубл. 17.04.19, Бюл. № 11.

14. Блесман А. И., Бурлаков Р. Б. Зондовое устройство для электрических измерений параметров тонких легированных

пленок 2пО // Омский научный вестник. 2020. № 1 (169). С. 67-72. БО1: 10.25206/1813-8225-2020-169-67-72.

15. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. В 2 кн.: пер. с англ. 2-е перераб. и доп. изд. М.: Мир, 1984. Кн. 1. 456 с.

16. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем: пер. с англ. М.: Мир, 1989. 630 с.

17. Рогальский А. Инфракрасные детекторы / пер. с англ. под ред. А. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003. 636 с.

18. Бурлаков Р. Б. Фотоэлемент, имеющий два контакта И-р^ с барьером Шоттки и омический силицидный контакт

// Омский научный вестник. 2020. № 1 (169). С. 6266. БОТ: 10.25206/1813-8225-2020-169-62-66.

БУРЛАКОВ Рудиарий Борисович, кандидат физико-математических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Общая, прикладная и медицинская физика».

ЛиШотГО (РИНЦ): 37654

Адрес для переписки: [email protected]

Для цитирования

Бурлаков Р. Б. Элемент Холла, имеющий два контакта Л1-р^ с барьером Шоттки // Омский научный вестник. 2020. № 4 (172). С. 60-65. БО1: 10.25206/1813-8225-2020-172-60-65.

Статья поступила в редакцию 12.05.2020 г. © Р. Б. Бурлаков