Изобретения относятся к области технической физики, физической химии, электроники, в частности полупроводниковой техники для измерения электропроводности, коэффициентов Холла и термо-эдс бинарных, тройных и более сложных полупроводниковых соединений при средних температурах.
Известен установка для измерения электропроводности металлических и полупроводниковых материалов двух зондовым компенсационным методов [1]. Сущность данной установки заключается в том, что для измерения электропроводности материалов держатель образца прямоугольной формы является основной частью установки, где помещается образец. В данной установке омические контакты образца к держателю прикрепляются методом пайки при помощи припои оловом или индием. Основные токовые и потенциальные зонды припаивались к держателю с помощью индием или оловом.
Однако к недостаткам данного держателя можно отнести переходное сопротивление на контактах металлов (зонд) – полупроводников (образец), возникающие термо–эдс между контактами, расходом определенного количества индия и олова, ненадежностью крепления зондов между образцом и держателем при нагревании, а также низкие температуры плавления олово и индия не дает возможности измерения параметров до температуры T=1000К, причем процесс пайки иногда требует долгого времени, расход дополнительной электрической энергии. В результате измеряется только один параметр - электропроводность.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является «Держатель образца для измерения электрофизических параметров полупроводников при низких температурах» [2]. Сущность данного держателя заключается в том, что она состоит из двух частей, которые прикрепляются друг к другу винтами и изолированной слюдой. Основа держателя изготовлена из красной меди. Омические контакты осуществляются при помощи зондов игольчатых винтов. Зонды-игольчатые винты одновременно служат как токовые, так и потенциальные и с другой стороны имеют надежные омические контакты с образцом. При измерении электрофизических параметров полупроводников, контакт зондов с образцом выполняется заворачиванием, которые за счет упругой силы дают надежный омический контакт с образцом. В качестве зондов используются немагнитные стали диаметром 0,1мм.
Недостатки данного держателя заключается в том, что измерения параметров при высокой температуре с использованием немагнитной стали диаметром 0,1мм, и заворачиванием зондов при повышенных температурах между зондами и образцом отсутствует надежность контактов. При повышение температуры повышается сопротивление зондов, при этом уменьшается его электропроводность. А также с повышением температуры в области контакта зондов с образцами возникает термо–эдс, который затрудняет процесс измерения, при этом увеличивается погрешность измерений.
Цель изобретения является более надежной и точной измерении электрофизических и термоэлектрических параметров металлов, бинарных и сложных полупроводниковых материалов при средних температурах до температуры плавления (Фиг.1).
Поставленная цель достигается конструированиям нами держателя, предназначенной для измерения электрофизических и термоэлектрических параметров металлов и полупроводниковых соединений, в частности электропроводность, термо-эдс и коэффициент Холла при средних температурах.
Держатель состоит из зондов (1,2,3,4 и 5), корпус (6), ячейка для помещения образца (7), винты (8), термопары (9 и 10). Основа держателя (6) изготовлено из асбестовой пластинки прямоугольной формой, которая обладает положительным свойством, такие как: огнестойкости, электро-теплоизоляционности, жаростойкости и др. Такая схема выбрана для того, чтобы держатель, во-первых материал является доступным и недорогим по сравнению с другими, во-вторых удобно помещается по середине кварцевой ампулы.
Для измерения электрофизических параметров токовые и потенциальные зонды изготовлены из немагнитной стали диаметром 2-3 мм.
Принцип работы заключается в том, что образец помещается по середине держателя и крепко зажимается с помощью винтами (1,2,3,4 и 5). Эти винты одновременно являются зонды, также используются в качестве токовыми (1,2), так и потенциальными (3,4) электродами. В случае образцы, строго имеющие прямоугольные формы, зонды 1 и 2 играют роль токовые, а 3 и 4-потенциальные. Электроды (зонды) закрепляются и регулируются с помощью винтов 8. Срок использования данного держателя достаточно долгий и придется перед каждом измерении заменить только образца. Зонды изготовляются из немагнитной стали диаметром более 2-3 мм с острыми концами и применяются при более высокой температурой по сравнению прототипа. В нем используются взамен дорогостоящих материалов, недорогим огнестойкие и жаростойкие асбестовые пластинки. Поверхности термопаров и зондов покрыты керамическими соломками с целью изоляции, и предотвращении потерь тепла. Винты (8) предназначены для закрепления зондов. Таким способом изоляция термопары и зондов от держателя и предотвращение влияние внешних факторов на образец полностью гарантируется. Вместе с тем соприкосновение термопары или зондов к образцам не вызывает никаких сомнений.
Таким образом, предложенный держатель даёт возможность измерять коэффициенты электропроводности и Холла одновременно, либо электропроводность и термо-эдс вплоть до температуры плавления. После каждого эксперимента держателя можно очищать, и снова заправлять другими образцами, и так далее. Это дает возможность многократное использование держателя образца.
