Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов
Разработана установка, позволяющая исследовать микропластичность алмазоподобных полупроводников. При температуре 300 K это достигается снятием кривых σ−ε или ε−t. В интервале 77–300 K зарождение дислокаций в приповерхностных слоях кристаллов можно регистрировать по изменениям электропроводности, вре...
Gespeichert in:
| Datum: | 2004 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2004
|
| Schriftenreihe: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168075 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов / В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.С. Москаль // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 2. — С. 117-121. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-168075 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1680752020-04-21T01:25:40Z Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Москаль, Д.С. Разработана установка, позволяющая исследовать микропластичность алмазоподобных полупроводников. При температуре 300 K это достигается снятием кривых σ−ε или ε−t. В интервале 77–300 K зарождение дислокаций в приповерхностных слоях кристаллов можно регистрировать по изменениям электропроводности, времени жизни носителей заряда в образцах или обратного тока полупроводниковых p–n-переходов. An arrangement allowing to investigate microplasticity of diamond-like semiconductors was designed. At the temperature 300 K this is attained by taking off σ−ε or ε−t curves. In the interval 77–300 K, origin of dislocations in the single crystal subsurface layers can be registered according to changes of electric conductivity, charge carrier life-time in the samples or semiconductor p−n junction reverse current. 2004 Article Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов / В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.С. Москаль // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 2. — С. 117-121. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Ef, 62.20.Fe http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168075 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Разработана установка, позволяющая исследовать микропластичность алмазоподобных полупроводников. При температуре 300 K это достигается снятием кривых σ−ε или ε−t. В интервале 77–300 K зарождение дислокаций в приповерхностных слоях кристаллов можно регистрировать по изменениям электропроводности, времени жизни носителей заряда в образцах или обратного тока полупроводниковых p–n-переходов. |
| format |
Article |
| author |
Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Москаль, Д.С. |
| spellingShingle |
Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Москаль, Д.С. Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Москаль, Д.С. |
| author_sort |
Надточий, В.А. |
| title |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| title_short |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| title_full |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| title_fullStr |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| title_full_unstemmed |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| title_sort |
установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2004 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168075 |
| citation_txt |
Установка для исследования микропластичности полупроводниковых кристаллов / В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.С. Москаль // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 2. — С. 117-121. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT nadtočijva ustanovkadlâissledovaniâmikroplastičnostipoluprovodnikovyhkristallov AT nečvolodnk ustanovkadlâissledovaniâmikroplastičnostipoluprovodnikovyhkristallov AT moskalʹds ustanovkadlâissledovaniâmikroplastičnostipoluprovodnikovyhkristallov |
| first_indexed |
2025-07-15T02:25:28Z |
| last_indexed |
2025-07-15T02:25:28Z |
| _version_ |
1837678037721677824 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 2
117
PACS: 81.40.Ef, 62.20.Fe
В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.С. Москаль
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОПЛАСТИЧНОСТИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ
Славянский государственный педагогический университет
ул. г. Батюка, 19, г. Славянск, Донецкая область, 84116, Украина
Е-mail: sgpi@slav.dn.ua
Статья поступила в редакцию 12 декабря 2003 года
Разработана установка, позволяющая исследовать микропластичность алмазопо-
добных полупроводников. При температуре 300 K это достигается снятием кри-
вых σ−ε или ε−t. В интервале 77–300 K зарождение дислокаций в приповерхностных
слоях кристаллов можно регистрировать по изменениям электропроводности,
времени жизни носителей заряда в образцах или обратного тока полупроводнико-
вых p–n-переходов.
В кристаллах с решеткой алмаза и сфалерита движение дислокаций за-
труднено и обусловлено высокими напряжениями Пайерлса−Набарро вслед-
ствие жесткости межатомных связей и строгой направленности их в про-
странстве. Поэтому считалось, что пластичность кристаллов с ковалентным
типом связи проявляется лишь при температурах, больших 0.5Tmelt, когда
размножение и движение дислокаций становятся заметными. Вместе с тем
исследования низкотемпературной деформации методом индентирования
[1], растяжения и сжатия кристаллов [2−5] позволили обнаружить микро-
пластичность в этих полупроводниках в температурном интервале от 500 K
вплоть до температуры жидкого азота. Обнаружено, что микропластичность
возникает в тонких приповерхностных слоях, для чего требуется измерение
малых деформаций порядка сотых долей микрона.
Ранее была описана конструкция установки [6], позволяющая изучать
микропластичность в Ge и Si при комнатной температуре. В предлагаемом
варианте новой установки достигнуто уменьшение погрешностей измерений
и расширены возможности исследований: кроме обычной деформации сжа-
тием имеются возможности облучения образцов ультразвуком, а также изу-
чения микропластичности при более низких температурах.
Общий вид установки показан на рис. 1. На круглой плите 1 установлены
две стальные опоры 2, на которых сверху крепится балка 3 с плунжерной
парой 4. Нагрузка P рычагом (1:10) 5 передается через шарик на поршень 6
Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 2
118
Рис. 1. Общий вид установки
плунжерной пары и затем − на образец 7, который устанавливается на ниж-
ней опоре 8. Со стороны образца в детали 6 и 8 запрессованы плоскопарал-
лельные площадки 9 из твердого сплава ВК3-М (HRC ≥ 91), поверхности
которых обработаны алмазными микропорошками, и достигнута чистота не
хуже ∇ 12. В нижней плите сделана кольцевая полость, в которую через
штуцеры подается проточная вода для охлаждения нижней опоры, когда ис-
пытания на сжатие образцов проводятся в интервале температур 300−500 K.
На деталь 6 надевается водяной охладитель, а измеритель деформации 10
снимается. В этом режиме работы находятся зависимости электрических па-
раметров кристаллов от давления.
В установке предусмотрено ультразвуковое облучение объектов. Для это-
го опора 8 снимается и через отверстие в плите 1 снизу вводится акустиче-
ский излучатель, на котором устанавливается образец. Установка может ра-
ботать в режимах испытаний на ползучесть, ступенчатую ползучесть и сжа-
тие с постоянной скоростью нагружения.
Измеритель деформации (рис. 2) представляет собой оригинальную ком-
бинацию механического и электрического дифференциального датчиков пе-
ремещения, выполненных на основе индикатора 10 часового типа. Индика-
тор работает в обратном обычном режиме: поворотом его оси с помощью
диска 11 можно задать очень малые (в микронах) перемещения стержню 12,
Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 2
119
а б
Рис. 2. Электронно-механический датчик деформации: а − вид прямо; б − вид сбоку
на котором сверху крепится катушка дифференциального датчика 13. На
ферритовый сердечник, расположенный внутри экранированной катушки,
деформация передается от пластины 14 через шарик 15. Устройство и работа
электрической части схемы описаны в работе [6].
Для исследования микропластичности в интервале 77−300 K используется
криостат (рис. 3,а). С целью облегчения доступа к образцу криостат выпол-
нен в виде разъемной конструкции (рис. 3,б). Емкости для заполнения жид-
ким азотом изготовлены из двух тонкостенных латунных цилиндров разного
диаметра, разрезанных вдоль образующей. Каждый полуцилиндр 1 окружен
теплоизоляцией из пенопласта 2. После установки на днище 3 из пенопласта
криостат сверху скрепляется пенопластовой крышкой 4, а по боковой по-
верхности − бандажом (рис. 3,а). Промежуточные температуры выше 77 K
создаются нагревателями 5, выполненными из латуни. Катушки нагревате-
лей 7 намотаны нихромовым проводом. Тепловой контакт создается между
нижним нагревателем и цилиндром холодильника 1, а верхний нагреватель
имеет с холодильником зазор 1 mm. Нагружающий цилиндр 6 и нижняя
опора 8 теплоизолированы прокладками 9 из полиуретана. Температура на-
гружающих площадок измеряется термопарами 10.
Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 2
120
а б
Рис. 3. Устройство криостата (а) и его общий вид в разрезе (б) в меньшем масштабе
При низких температурах зарождение дислокаций можно регистрировать
по изменению электросопротивления ρ или времени жизни неравновесных
носителей заряда τ в зависимости от нагрузки σ. Кроме того, зарождение
дислокаций обнаруживается по измерению обратного тока Irev деформируе-
мых p−n-переходов. Все три параметра ρ, τ и Irev являются структурно-чув-
ствительными. Для измерений ρ используется четырехзондовая головка 11,
(рис. 3,а). Можно выбрать такое направление сжатия кристалла, чтобы из-
менение ρ за счет тензорезистивного эффекта было незначительным. Для
n-Si это направления типа 〈111〉, а для n-Ge – 〈100〉 [7]. Время жизни неос-
новных носителей заряда измерялось методом модуляции проводимости в
точечном контакте с полупроводником [8].
Достоинство метода – его локальность, что дает возможность по значени-
ям τ в различных точках на поверхности кристалла составлять топограмму и
оценивать распределение плотности дислокаций [9]. Исследования электри-
ческих свойств Si, деформированного на описанной установке при низких
температурах, опубликованы в [4], а деформационные зависимости σ−ε, ε−t
для кристаллов Si, Ge, GaAs, InAs − в работе [10].
1. В.И. Трефилов, Ю.В. Мильман, ДАН СССР 153, 824 (1963).
2. В.В. Господаревский, В.П. Алехин, А.В. Сандулова, М.Х. Шоршоров, Сплавы
редких металлов с особыми физико-химическими свойствами, Наука, Москва
(1975).
3. В.П. Алехин, Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материа-
лов, Наука, Москва (1983).
4. В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.Г. Сущенко, ФТВД 11, № 1, 104 (2001).
5. В.П. Алехин, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, ФХОМ № 5, 112 (1974).
Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 2
121
6. В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, А.П. Тихонов, Заводская лаборатория № 1, 112
(1974).
7. К. Зеегер, Физика полупроводников, Мир, Москва (1977).
8. Л.П. Павлов, Методы измерения параметров полупроводниковых материалов,
Высшая школа, Москва (1987).
9. В.А. Надточий, Н.Н. Голоденко, Д.Г. Сущенко, Вісник Донецького університету.
Серія А № 1 (2000).
10. V. Nadtochiy, N. Nechvolod, N. Golodenko, Functional Materials 10, № 4 (2003).
V.A. Nadtochiy, N.K. Nechvolod, D.S. Moscal
ARRANGEMENT FOR INVESTIGATION OF SEMICONDUCTOR
SINGLE CRYSTAL MICROPLASTICITY
An arrangement allowing to investigate microplasticity of diamond-like semiconductors
was designed. At the temperature 300 K this is attained by taking off σ−ε or ε−t curves.
In the interval 77–300 K, origin of dislocations in the single crystal subsurface layers can
be registered according to changes of electric conductivity, charge carrier life-time in the
samples or semiconductor p−n junction reverse current.
Fig. 1. General view of the equipment
Fig. 2. Electronic-mechanical deformation sensor: а − front view; б − side view
Fig. 3. Arrangement of the cryostat (а) and its general view in section (б) on a smaller
scale
|