Двухзондовый метод

Двухзондовый метод предназначен для измерения УЭС образцов правильной геометрической формы. Он является прямой иллюстрацией закона Ома для участка

электрической цепи. Схема измерений УЭС двухзондовым методом показана на рис. 1.2.

Величина УЭС определяется по формуле:

(1.7).

Как видно из сравнений 1.7 с 1.6, геометрический фактор в данном случае равен:

G= (1.8).

В метрологии полупроводников величина УЭС имеет размерность [Ом×см], а величины, входящие в формулу 1.7: [В]; S [cм²]; I [A]; L [см].

Измерения можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе.

Токовые контакты являются омическими либо за счет их большой площади, либо за счет специальной металлизации.

Двухзондовый метод отличается следующими принципиальными особенностями:

1. Дает значение УЭС, усредненное по сечению образца S на длине L, т.е. в межзондовом объеме S×L.

2. Ошибка метода связана, главным образом, с неправильностью геометрической формы и расхождением зондов.

Эти особенности определяют область использования двухзондового метода в промышленности. Как правило, он применяется для измерений по образующей крупных монокристаллических или поликристаллических слитков путем непрерывного или дискретного перемещения зондов из точки в точку. Основанием для применения двухзондового метода служит близость этих слитков по форме к цилиндрическим телам вращения, на которую некоторый отпечаток накладывают температурные деформации и выходы плоских граней. Поскольку одной из основных задач при выращивании монокристаллов является выделение из них так называемой ''марочной'' части с минимальным количеством отрезаний, усредняющее свойство двухзондового метода дает ему в этом плане значительные преимущества по сравнению с другими методами (например, четырехзондовым, который измеряет УЭС только в непосредственной близости к поверхности).

1 – первый потенциальный зонд; 2 – второй потенциальный зонд; 3 – исследуемый образец; L – межзондовое расстояние; S – площадь поперечного сечения.

Рис. 1.2. Схема двухзондового метода

Двухзондовый метод в метрологии объемных кристаллов рассматривается как ''разметочный'' и достаточно грубый, поскольку в реальных условиях из-за неопределенности геометрии и расхождения зондов погрешность его достигает 5-10 ⁰/₀.

При сближении зондов, т.е. при попытке уменьшить L и тем самым улучшить локальность (разрешающую способность) метода, возникают ограничения, связанные с тем, что расхождение зондов не зависит от межзондового расстояния ( L=const),а относительная погрешность () при этом стремительно возрастает.

В ряде случаев для осуществления двухзондовых измерений необходимо изготавливать специальные образцы правильной формы или сошлифовывать широкую и протяженную измерительную дорожку, что дает основания в принципе квалифицировать его как разрушающий.