Головна

Властивості і параметри омічних контактів до напівпровідників

  1. I.1. Образотворчі властивості фронтальної проекції двох-пірамідної системи Хеопса-Голоду
  2. I.5. Образотворчі властивості двухкартінного комплексного креслення двухпірамідной системи Хеопса-Голоду
  3. II. Системи збудження СД і їх основні властивості
  4. P-n перехід, його властивості, види пробоїв
  5. PIC16 має наступні параметри і режими.
  6. Pn-перехід і його властивості.
  7. Rigid Body Properties - властивості жорсткого тіла

В абсолютній більшості випадків при вимірах параметрів напівпровідникових матеріалів необхідні омические (Лінійні) контакти.

Омічним (лінійним) контактом називають контакт типу метал-напівпровідник, опір якого не залежить від прикладеної напруги. Цей контакт, за визначенням, характеризується лінійної ВАХ, тобто повинен мати місце закон Ома. Теорія зазвичай висуває вимогу, щоб цей контакт був точковим. Але в точковому контакті виникає контактна різниця потенціалів, і він є, в принципі, нелінійним, випрямляючим.

Таким чином, вимога точечності контактів (і пов'язана з цим вимогою тенденція до поліпшення роздільної здатності і локальності зондових методів) в загальному випадку вступають в протиріччя. Вирішення цієї суперечності - одна з основних задач практичної метрології напівпровідників.

Омічні контакти повинні володіти наступними основними параметрами:

1. Вони повинні бути невипрямляющімі, тобто опір контакту не повинно залежати від напрямку і сили струму.

Типові види ВАХ контакту представлені на рис. 1.7. Реальний омічний перехід оцінюється коефіцієнтом випрямлення Дов, Тобто ставленням прямого струму до зворотного при рівних значеннях прикладеної прямого і зворотного напруги. Ідеальний омічний перехід повинен мати Дов = 1 (випадок а). У разі випрямлення Дов >> 1 (випадок б). Але для випадку в Кв »1. Тоді вводиться коефіцієнт нелінійності Дон, Тобто відношення статичного опору до диференціального при заданому значенні постійної складової струму через перехід. Ідеальний омічний перехід повинен мати Дон = 1. Отже, треба прагнути до того, щоб Дов і Кн були близькі до одиниці.


а - лінійна, симетрична ВАХ; б - нелінійна, несиметрична ВАХ; в - нелінійна, симетрична ВАХ.

Мал. 1.7. Типові ВАХ контакту метал-напівпровідник

2. Опір омічного переходу має бути малим порівняно з повним опором вимірюваного зразка.

Іноді вводять поняття питомої опору контакту, виходячи з таких міркувань:

 (1.28)

де j = I / S.

величина rк має розмірність [Ом ? см2].

 (1.29)

де S - площа контакту.

Чим більше S, тим повинно бути менше Rк. Якщо має місце зворотна залежність, значить, контакт випрямляє.

3. Бажано, щоб швидкість рекомбінації носіїв заряду на омічному переході була максимальною.

Явища інжекції, екстракції, ексклюзії, накопичення зарядів та ін. можуть навіть в разі омічності контактів спотворювати внутрішнє електричне поле в зразку і, таким чином, впливати на правильність вимірювань. Тому потрібно, щоб контакт був не тільки омічний, але і неінжектірующім.

4. Контакт повинен бути механічно міцним, надійним і стабільним в часі.

5. Шуми в контакті навіть при високій щільності струму, що протікає через нього, повинні бути малими.

Отже, узагальнено: контакт повинен бути лінійним, неіжектірующім, малошумливим, стабільним і мати мінімально можливим електричним опором.

За способом фіксації контактів на зразку вони діляться на притискні і стаціонарні.

Притискні контакти бувають дискретні і ковзаючі (безперервні). Для притискних контактів використовують добре пружні і тверді метали або сплави: Wo, сплав ВК6 (Wо + 6% З) і ін. Стаціонарні контакти відрізняються методом їх виготовлення і підрозділяються на: формовані, вплавние, напилені, електролітичні, хімічно обложені, термокомпрессіонной.

формований контакт відрізняється від притискного тим, що до нього додається імпульс струму, який викликає пробій приконтактной області, що знижує її опір і понижуючий механічну стійкість контакту. Більш сильний імпульс може привести до зварювання контакту з напівпровідником.

Недоліки формуваннях і сплавних контактів: відносно невисока механічна міцність і незворотні зміни структури зразка в приконтактной області.

Вплавние і паяні контакти є найбільш надійними і високоякісними. Для вплавлення і пайки застосовують різні сплави на основі олова. Електродні сплави повинні мати домішки донорів для кристалів n-типу і акцепторів - для кристалів р-типу.

напилені контакти більше використовують для тих напівпровідників, до яких важко напаяти або вплав контакти, як, наприклад, SiC, A3B5, Se, CdS, Cu2O3 і т.д. Напилення часто носить допоміжний характер і передує вплавлення або пайку. Зазвичай напилення виробляють в хорошому вакуумі (10-5... 10-7 мм рт. ст.) на гарячу підкладку.

електролітичне осадження застосовують тоді, коли з-за низького опору зразків просте напилення не дає шарів з гарну адгезію. В цьому випадку напівпровідник служить катодом, а обложений метал - анодом. Найчастіше наносять Ni, Cu, Pd, Zn, Sn, Ro. Однак, ці контакти мають більші шумами і погано працюють при екстремально високих і низьких температурах.

хімічне осадження застосовують зазвичай до високоомним зразкам, коли напилення і електролітичне осадження не дозволяє отримати суцільну і стійку плівку. Найчастіше використовують метод висаджування (або цементації) з водних розчинів хлоридів загрожених металів (наприклад, PdCl2). Після осадження хлориду його закріплюють іншим розчином, що відновлює осад до металу.

Термокомпрессіі. При термокомпрессіі тонка зволікання металу (зазвичай, це Al, Au, Ag, срібні або позолочені зволікання інших металів) притискається під великим тиском до нагрітої поверхні зразка. Попередньо на поверхню проводиться напилення. Гідність цього методу - можливість отримання контактів малої площі і експресному.

Якість контактів перевіряють за допомогою характеріограф, що дозволяють оцінювати величину перехідного опору і спостерігати вид ВАХ на екрані осцилографа.

Треба мати на увазі, що в реальному контакті завжди між напівпровідником і самим контактом існує перехідною рекрісталлізованний шар, значно збагачений домішками. Крім того, треба брати до уваги механічні та структурні властивості реальних контактів.

Будь-який контакт (в т.ч. і притискної) можна зробити омічним і неіжектірующім, якщо виготовити його у вигляді масивного тіла з великою площею перерізу. Але цей рецепт годиться тільки для струмових контактів. Потенційні контакти при цьому програють в дозволі, та й точність методу (розрахованого для точкових контактів) знижується.

Метод Ван-дер-Пау | Фактори, що визначають точність вимірювань питомої електричного опору ЗОНДОВОГО методами


Питомий електричний опір як фундаментальна характеристика напівпровідника | Методи визначення типу електропровідності напівпровідників | Загальна характеристика зондових методів вимірювання питомого електричного опору | Двухзондовий метод | чотирьохзондовим метод | Метод опору розтікання | Однозондовий метод | Руйнівні методи контролю питомої електричного опору напівпровідників | Апаратура для виміру питомої електричного опору напівпровідників |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати