GOST 25948-83

• gost-25948-83.pdf (402.77 KiB)
  ГОСТ 25948-83

GOST 25948−83 (ST СЭВ 3910−82) Arsenku galu i фосфид galu monokryształy. Pomiar jednostkowego oporu elektrycznego i współczynnika Halla (ze Zmianą N 1)

GOST 25948−83
(ST СЭВ 3910−82)

Grupa В09
PAŃSTWOWY STANDARD ZWIĄZKU SRR

ARSENKU GALU I ФОСФИД GALU MONOKRYSZTAŁY

Pomiar jednostkowego oporu elektrycznego i współczynnika Halla

Monocrystal gallium arsenide and gallium phosphide. Measurement of specific electric resistance and Hall-coefficient

ОКСТУ 1772

Termin ważności z 01.01.85
do 01.01.90*
________________________________
* Ograniczenia okresu ważności cięcie
za pomocą protokołu N 4−93 Międzypaństwowej Rady
normalizacji, metrologii i certyfikacji
(ИУС N 4, 1994 rok). — Uwaga producenta bazy danych.

OPRACOWANY przez Ministerstwo nieżelaznych ZSRR

WYKONAWCY

A. W. Елютин, N.H.Nowak, Pan.I.Сучкова, W. M. Michajłow

WPISANY przez Ministerstwo nieżelaznych ZSRR

Członek Zarządu A. P. Снурников

ZATWIERDZONY I WPROWADZONY W życie Rozporządzeniem Państwowego komitetu ZSRR według standardów z dnia 28 października 1983 r. N 5178

WPROWADZONA została Zmiana N 1, zatwierdzony i wprowadzony w życie z 01.01.90 rozporządzeniem Gosstandartu ZSRR od 22.03.89 N 606

Zmiana N 1 wprowadzone przez producenta bazy danych w tekście ИУС N 6, 1989 rok


Niniejszy standard określa metodę pomiaru jednostkowego oporu elektrycznego, współczynnika Halla i określenia typu przewodności, koncentracji i холловской ruchomości podstawowych nośników energii dla materiałów półprzewodnikowych z określonego oporu elektrycznego od 10do 10Ω·cm w porządku, monokryształ arsenku galu i фосфида galu.

Standard jest w pełni zgodne z ST СЭВ 3910−82.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

1. ISTOTA METODY

1.1. Określenie jednostkowego oporu elektrycznego opiera się na pomiarze podłużnego pola elektrycznego i gęstości prądu , spowodowane tym polem.

1.2. Definicja współczynnika Halla opiera się na pomiarze poprzecznego pola elektrycznego , powstającego w zabronionego, umieszczone w polu magnetycznym индукций przy przepływie przez niego prądu o gęstości w kierunku prostopadłym pole magnetyczne.

1.3. Typ przewodności materiału półprzewodnikowego ustawiają znak EMF Halla zgodnie z cholera.1.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

Cholera.1*

_______________
* Rysunek 1. (Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

1.4. Koncentrację i ruchliwość podstawowych nośników energii określają obliczeniowych poprzez na podstawie danych pomiarowych jednostkowego oporu elektrycznego i współczynnika Halla.

2. APARATURA

2.1. Strukturalny schemat instalacji do pomiaru jednostkowego oporu elektrycznego i współczynnika Halla jest przedstawiona na cholera.2.

1 — pomiarowy próbki; 2 — magnes; 3 — źródło prądu stałego; 4 — pomiarowe; 5 — коммутирующее urządzenie

Cholera.2

2.1.1. Instalacja pomiarowa powinna być аттестована. Podstawowe względna dokładność ustawienia kontroli próbek z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm nie powinna przekraczać przy pomiarze jednostkowego oporu elektrycznego ±5% i współczynnika Halla ±8%; podczas kontroli próbek z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm nie powinna przekraczać odpowiednio ±12% ±15%.

2.1.2. Dopuszcza się przeprowadzenie pomiarów i przetwarzania wyników z wykorzystaniem środków automatyzacji algorytmów zawartych w niniejszym standardzie, w szczególności korzystanie z urządzeń typu «Hall-100», «Hall-200», pod warunkiem spełnienia wymogów pkt 2.1.1.

2.1.1, 2.1.2. (Wprowadzone dodatkowo, Zm. N 1).

2.2. Wymagania dotyczące elementów strukturalnych schematu w zależności od parametrów mierzonego materiału przedstawiono w tabeli.1−2.

2.2.1. Magnes, który umożliwia tworzenie pól magnetycznych o zmiennej polaryzacji, musi spełniać wymagania tabela.1.

Tabela 1

Uwaga. Pomiar współczynnika Halla w арсениде galu typu przewodności z koncentracją podstawowych nośników energii ponad 1·10cmwykonują przy wartości nie mniej niż 0,7 Tl.

2.2.2. Źródło prądu stałego, który umożliwia tworzenie w obwodzie pomiarowym prądu elektrycznego zmiennej polaryzacji, musi spełniać wymagania tabela.2. Błąd rejestracji prądu elektrycznego nie powinna przekraczać 1% przy pomiarze materiału z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm i 3% przy pomiarze полуизолирующего materiału z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm

Tabela 2

2.2.1, 2.2.2. (Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

2.2.3. Przyrząd do pomiaru napięcia elektrycznego musi spełniać wymagania tabela.2.

Błąd pomiaru napięcia elektrycznego nie powinna przekraczać 1% podczas kontroli materiału z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm i 2,5% — przy kontroli полуизолирующего materiału z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm

2.2.4. Коммутирующее urządzenie musi zapewniać podczas kontroli jednego wzoru przeprowadzenie operacji pomiarowych przy użyciu jednego przyrządu pomiarowego. Wartość oporu elektrycznego izolacji kontaktów коммутирующего urządzenia nie powinna być mniejsza niż wejściowego oporu elektrycznego urządzenia pomiarowego.

2.2.3, 2.2.4. (Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

2.3. Środki pomocnicze

2.3.1. Uchwyt próbki powinien zapewniać:

prostopadłość płaszczyzny próbki do kierunku pola magnetycznego odchylenie od prostopadłości nie więcej niż ±3°;

możliwość przeprowadzania pomiarów przy tzw. crossfadingu próbki;

zgodność właściwości elektroizolacyjnych materiałów konstrukcyjnych odporności przyrządu pomiarowego.

2.3.2 Mikrometr lub innego narzędzia do pomiaru grubości próbki z dokładnością do 1·10cm i z dokładnością nie więcej niż 3·10cm do pomiaru grubości 0,06 cm

2.3.3. (Usunięty, Zm. N 1).

2.3.4. Przyrząd do pomiaru wartości bezwzględnej, indukcji magnetycznej z błędem nie większym niż 2%.

2.3.5. Termometr z błędem pomiaru nie większym niż 0,5 K.

3. METODY POBIERANIA PRÓBEK

3.1. Pomiary przeprowadza się na próbkach w postaci плоскопараллельных płytek w kształcie kwadratu (cholera.3) lub dowolnej formy, albo na próbkach wkrętaka formy (cholera.4).

Cholera.3

Cholera.4

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

3.1.1. Dopuszcza się wykonywanie pomiarów na próbkach w kształcie prostopadłościanu, które spełniają wymagania dotyczące próbek wkrętaka formy (tab.3).

(Wprowadzony dodatkowo, Zm. N 1).

3.2. Pomiary полуизолирующего materiału z określonego oporu elektrycznego >10Ohm·cm przeprowadza się na próbkach wkrętaka formularza (lub w kształcie prostopadłościanu).

3.3. Wymagania dotyczące właściwości próbek przedstawiono w tabeli.3.

Tabela 3

Dla płytek o nieregularnym kształcie wymiar poprzeczny próbki musi być nie mniejsza niż 0,7 cm

3.2, 3.3. (Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

4. PRZYGOTOWANIE DO POMIARÓW

4.1. Na wzór krzyża formy zadają sześć styków elektrycznych.

4.2. Na wzór w postaci плоскопараллельной płytki nakłada się cztery elektrycznych kontaktu, umieszczając je na szczytową powierzchni lub obwodzie płyty.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

4.3. Styki elektryczne powinny posiadać:

liniowej v-prądowym charakterystyką (wyniki pomiaru nie powinny zależeć od konkretnych trybów pomiarów);

małym adaptera oporem (zalecane metody oceny ustalane są w zależności od rodzaju półprzewodnikowych w porządku, monokryształ materiałów).

4.4. Przed wykonaniem pomiarów электрофизических parametrów mierzą wymiary geometryczne próbki.

4.4.1. Grubość próbki w postaci плоскопараллельной płytki mierzą w trzech punktach: jeden w centrum i dwóch na obwodzie płyty. Jeśli filtr liniowy rozmiar próbki przekracza 5 cm, grubość próbki jest mierzona w 5 punktach: jeden w centrum i czterech na obwodzie próbki. Za wynik pomiaru grubości przyjmuje się średnią arytmetyczną otrzymanych wartości.

4.4.2. Wymiary geometryczne próbki krzyżowe formy mierzą dwa razy w przeciwnych końcach próbki. Za wynik pomiaru przyjmuje się średnią arytmetyczną otrzymanych wartości.

4.4, 4.4.1, 4.4.2. (Wprowadzone dodatkowo, Zm. N 1).

5. PRZEPROWADZENIE POMIARÓW

5.1. Pomiary prowadzone przy stałej temperaturze. Dopuszczalne odchylenie temperatury w czasie pomiaru nie więcej niż 0,5 K.

5.2. Przeprowadzenie pomiarów na próbkach w postaci плоскопараллельных płytek.

5.2.1. Próbki umieszczone w uchwycie i płynie przez niego prąd elektryczny za pomocą sąsiedniego na obwodzie próbki parę kontaktów. Odnotowują wartość prądu i różnicy potencjałów , występującego w drugiej parze kontaktów, w następującej kolejności:

, ;

, ;

, ;

, .

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

5.2.2. Wstrzykuje się pole magnetyczne, utrwalają wartości prądu , indukcji magnetycznej i różnicy potencjałów w następującej kolejności:

, ;

, ;

, ;

,

Cyfrowe wskaźniki są zgodne z kontaktów próbki (cholera.3). Wartości prądów pomiarowych w obrębie jednego elementu (5.2.1 lub 5.2.2) muszą być takie same; wartości prądów podczas wykonywania pomiarów w różnych punktach mogą się zmieniać w granicach wymagania tabela.2.

5.3. Przeprowadzenie pomiarów na próbkach wkrętaka formy

5.3.1. Próbki umieszczone w uchwycie i płynie przez niego prąd elektryczny. Utrwalają wartości prądu elektrycznego w dwóch kierunkach , i różnicy potencjałów :

;

;

;

.

5.3.2. Wstrzykuje się pole magnetyczne, utrwalają wartości indukcji magnetycznej W, prądu elektrycznego w dwóch kierunkach , i różnicy potencjałów :

, ;

, ;

, ;

, .

Cyfrowe wskaźniki są zgodne z kontaktów próbki (cholera.4).

6. PRZETWARZANIE WYNIKÓW

6.1. Przetwarzanie wyników pomiarów na próbce w postaci плоскопараллельной płytki

6.1.1. Wartości napięć , , , i kursy , obliczamy według wzoru:

; (1)

; (2)

; (3)

. (4)

Przy obliczaniu wartości napięć , i współczynników , алгебраически uwzględniają znaki wartości uzyskanych z pomiarów.

Przy określaniu współczynników i dzielą dużą sumę na dół, aby uzyskać wynik ponad 1.

; (5)

. (6)

Przy ustalaniu wartości i алгебраически uwzględniają znaki wartości uzyskanych z pomiarów.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

6.1.2. Określają współczynniki korekcyjne i , zgodnie z must-have aplikacji.

6.1.3. Średnie wartości naprężeń i obliczamy według wzoru:

; (7)

. (8)

6.1.4. Opór elektryczny , Ω·cm, obliczamy według wzoru

, (9)

gdzie  — wartość prądu, przy którym prowadzono pomiary w pkt 5.2.1, A;

 — grubość mierzonej próbki, cm;

 — średnia wartość napięcia podczas pomiaru jednostkowego oporu elektrycznego, W.

6.1.5. Współczynnik Halla , cm/Kl, obliczamy według wzoru

, (10)

gdzie  — wartość indukcji pola magnetycznego, T;

 — wartość prądu, przy którym prowadzono pomiary w pkt 5.2.2;

 — średnia wartość siły elektromotorycznej Halla, W.

6.1.6. Stężenie głównych nośników energii , cm, obliczamy według wzoru

, (11)

gdzie  — ładunek elektronu; Kl;

 — холловский czynnik, który uznawany jest równy 1.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

6.1.7. Холловскую mobilność podstawowych nośników energii , cm, obliczamy według wzoru

. (12)

6.2. Przetwarzanie wyników pomiarów na próbce wkrętaka formy

6.2.1. Wartości napięć , , obliczamy według wzoru:

; (13)

; (14)

. (15)

Przy ustalaniu wartości , ,  — алгебраически uwzględniają znaki wartości uzyskanych z pomiarów.

(Zmodyfikowana wersja, Zm. N 1).

6.2.2. Wartości średnie , , obliczamy według wzoru:

; (16)

; (17)

. (18)

6.2.3. Opór elektryczny , Ω·cm, a współczynnik Halla , cm/Kl, obliczamy według wzoru:

; (19)

, (20)

gdzie ,  — wartości prądu elektrycznego, obliczone według wzorów (17) i (18);

 — powierzchnia przekroju poprzecznego próbki, cm: ,

gdzie  — grubość próbki, cm;

 — szerokość próbki, cm;

,  — wartości napięć, obliczone według wzorów (13), (16);

 — wartość indukcji pola magnetycznego w szczelinie magnesu, T;

 — odległość między stykami 1 i 2, 3 i 4, cm (tu

t. 4).

6.2.4. Koncentrację i ruchliwość podstawowych nośników energii obliczamy według wzorów (11) i (12).

6.2.5. Wartości jednostkowego oporu elektrycznego i stężenia podstawowych nośników energii w полуизолирующих materiałach (Ω·cm) mogą być doprowadzone do temperatury za pomocą formuł

; (21)

; (22)

, (23)

gdzie  — stała Boltzmanna; ev Do;

 — temperatura pomiaru, Do;

 — energia aktywacji głębokiego примесного centrum, określającego полуизолирующие właściwości materiału, ev.

Dla GaAs typu przewodności ev.

Dla GaPe

W.

6.2.6. Wyniki pomiarów są liczby z trzema znaczący cyframi, z podaniem porządku wartości. Wyniki pomiarów i obliczeń округляют zgodnie z zasadą: jeśli pierwsza (od prawej do lewej) z rzuconych cyfr bardziej lub równa 5, to ostatnią cyfrę zwiększa się o 1; jeśli mniej niż 5, pozostałe dane nie zmieniają.

6.2.7. Przedział, w którym znajduje się wartość minimalna całkowitej niepewności pomiaru jednostkowego oporu elektrycznego z łatwowiernej prawdopodobieństwem , wynosi ±5% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm; ±12% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm

6.2.8. Przedział, w którym znajduje się wartość minimalna całkowitej niepewności pomiaru stężenia głównych nośników energii z łatwowiernej prawdopodobieństwem , wynosi ±8% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm; ±15% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm

6.2.9. Przedział, w którym znajduje się wartość minimalna całkowitej niepewności pomiaru ruchliwości podstawowych nośników energii z łatwowiernej prawdopodobieństwem , wynosi ±8% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm; ±10% dla próbki z określonego oporu elektrycznego Ohm·cm

6.2.10. Obecność w kontrolowanej próbce obcych, niejednorodności rozkładu электрофизических parametrów prowadzi do wzrostu całkowitej niepewności pomiaru, które określają podczas oceny metrologicznej metody w odniesieniu do konkretnych produktów.

6.2.5−6.2.10. (Wprowadzone dodatkowo, Zm. N 1).

6.3−6.9. (Wyłączone, Zm. N 1).