Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP
Despite the large number of scientific articles devoted to the development of cryogenic resistance thermometers, not many of these thermometers are mass-produced. As is know, semiconductor resistive temperature sensors have low magnetoresistance and high resistance to radiation. The purpose of this...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.10 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Institution
Technology and design in electronic equipment| id |
oai:tkea.com.ua:article-91 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Technology and design in electronic equipment |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-11-08T20:05:46Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
гетероструктура Ge–InP сенсори температури тонкі плівки кріогенні температури магнітне поле вимірювання |
| spellingShingle |
гетероструктура Ge–InP сенсори температури тонкі плівки кріогенні температури магнітне поле вимірювання Mitin, Vadim Kholevchuk, Volodymyr Solovyov, Eugene Sydnev, Alexander Venger, Evgen Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| topic_facet |
Ge-InP heterostructure temperature sensors thin films cryogenic temperatures magnetic field measurements гетероструктура Ge–InP сенсори температури тонкі плівки кріогенні температури магнітне поле вимірювання |
| format |
Article |
| author |
Mitin, Vadim Kholevchuk, Volodymyr Solovyov, Eugene Sydnev, Alexander Venger, Evgen |
| author_facet |
Mitin, Vadim Kholevchuk, Volodymyr Solovyov, Eugene Sydnev, Alexander Venger, Evgen |
| author_sort |
Mitin, Vadim |
| title |
Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| title_short |
Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| title_full |
Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| title_fullStr |
Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| title_full_unstemmed |
Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP |
| title_sort |
кріогенні термометри опору на основі плівок ge–inp |
| title_alt |
Cryogenic resistance thermometers based on Ge-InP films |
| description |
Despite the large number of scientific articles devoted to the development of cryogenic resistance thermometers, not many of these thermometers are mass-produced. As is know, semiconductor resistive temperature sensors have low magnetoresistance and high resistance to radiation. The purpose of this work was to manufacture thin (170-190 nm) Ge films on semi-insulating InP substrates, which can be used to create cryogenic resistance thermometers with high temperature sensitivity and relatively low sensitivity to magnetic field that can operate in the 1.5–400 K temperature range.Films of Ge on InP (100) can be used to produce cryogenic resistance thermometers. They have good thermal sensitivity and relatively low magnetoresistance.The films were produced by thermal evaporation of Ge in vacuum (2·10–4 Pa) on semi-insulating InP (100) substrates. The temperature of the InP substrate during film deposition was 310°C, the deposition rate was also constant during sputtering, but varied in the range of 0.03 to 0.06 nm/s for different films. Ge films were p-type conductivity with a resistivity of 0.2-0.3 Ω·cm, hole concentration (3–5)·1018 cm–3 and Hall mobility 6.5–7.5 cm2/(V·s) at room temperature.The quality of the Ge-InP heterostructure was determined by high-resolution X-ray diffraction on a Philips MRD diffractometer. The nanomorphology of the surface of Ge films was studied using the NanoScope IIIa atomic force microscope. The crystal structure of the films is amorphous or polycrystalline with a low level of structural perfection. The effective value of the surface roughness is from 2.25 to 2.60 nm.The obtained resistance values at different temperature in the range of 2–25 K were described by exponential dependence. Corrections in temperature measurement are 5% in a magnetic field of 11 T at a temperature of 4.2 K and 14% in a magnetic field of 14 T at a temperature of 2.2 K.The research results indicate that the obtained films can be used to measure cryogenic temperatures in magnetic fields of up to 14 T. |
| publisher |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.10 |
| work_keys_str_mv |
AT mitinvadim cryogenicresistancethermometersbasedongeinpfilms AT kholevchukvolodymyr cryogenicresistancethermometersbasedongeinpfilms AT solovyoveugene cryogenicresistancethermometersbasedongeinpfilms AT sydnevalexander cryogenicresistancethermometersbasedongeinpfilms AT vengerevgen cryogenicresistancethermometersbasedongeinpfilms AT mitinvadim kríogennítermometrioporunaosnovíplívokgeinp AT kholevchukvolodymyr kríogennítermometrioporunaosnovíplívokgeinp AT solovyoveugene kríogennítermometrioporunaosnovíplívokgeinp AT sydnevalexander kríogennítermometrioporunaosnovíplívokgeinp AT vengerevgen kríogennítermometrioporunaosnovíplívokgeinp |
| first_indexed |
2025-09-24T17:30:23Z |
| last_indexed |
2025-11-09T02:38:29Z |
| _version_ |
1848278683115061248 |
| spelling |
oai:tkea.com.ua:article-912025-11-08T20:05:46Z Cryogenic resistance thermometers based on Ge-InP films Кріогенні термометри опору на основі плівок Ge–InP Mitin, Vadim Kholevchuk, Volodymyr Solovyov, Eugene Sydnev, Alexander Venger, Evgen Ge-InP heterostructure temperature sensors thin films cryogenic temperatures magnetic field measurements гетероструктура Ge–InP сенсори температури тонкі плівки кріогенні температури магнітне поле вимірювання Despite the large number of scientific articles devoted to the development of cryogenic resistance thermometers, not many of these thermometers are mass-produced. As is know, semiconductor resistive temperature sensors have low magnetoresistance and high resistance to radiation. The purpose of this work was to manufacture thin (170-190 nm) Ge films on semi-insulating InP substrates, which can be used to create cryogenic resistance thermometers with high temperature sensitivity and relatively low sensitivity to magnetic field that can operate in the 1.5–400 K temperature range.Films of Ge on InP (100) can be used to produce cryogenic resistance thermometers. They have good thermal sensitivity and relatively low magnetoresistance.The films were produced by thermal evaporation of Ge in vacuum (2·10–4 Pa) on semi-insulating InP (100) substrates. The temperature of the InP substrate during film deposition was 310°C, the deposition rate was also constant during sputtering, but varied in the range of 0.03 to 0.06 nm/s for different films. Ge films were p-type conductivity with a resistivity of 0.2-0.3 Ω·cm, hole concentration (3–5)·1018 cm–3 and Hall mobility 6.5–7.5 cm2/(V·s) at room temperature.The quality of the Ge-InP heterostructure was determined by high-resolution X-ray diffraction on a Philips MRD diffractometer. The nanomorphology of the surface of Ge films was studied using the NanoScope IIIa atomic force microscope. The crystal structure of the films is amorphous or polycrystalline with a low level of structural perfection. The effective value of the surface roughness is from 2.25 to 2.60 nm.The obtained resistance values at different temperature in the range of 2–25 K were described by exponential dependence. Corrections in temperature measurement are 5% in a magnetic field of 11 T at a temperature of 4.2 K and 14% in a magnetic field of 14 T at a temperature of 2.2 K.The research results indicate that the obtained films can be used to measure cryogenic temperatures in magnetic fields of up to 14 T. Попри значну кількість наукових статей, присвячених розробці кріогенних термометрів опору, не так багато цих термометрів виготовляються серійно. Як відомо, напівпровідникові резистивні сенсори температури мають малий магнетоопір і високу стійкість до радіації. Метою даної роботи було отримання тонких (170—190 нм) плівок Ge на підкладках з напівізолюючого InP, які можуть бути використані для створення кріогенних термометрів опору з високою температурною чутливістю і відносно слабкою чутливістю до магнітного поля, придатних для вимірювань в діапазоні температур 1,5—400 К.Плівки осаджувалися методом термічного випаровування Ge у вакуумі (2·10–4 Пa) на підкладки з напівізолюючого InP (100). Температура підкладки InP протягом осадження плівки становила 310°С, швидкість осадження також була постійна протягом напилення, проте варіювалася в межах 0,03 — 0,06 нм/с для отримання різних плівок. Плівки Ge мали р-тип провідності, їхній питомий опір складав 0,2—0,3 Ом·см, концентрація дірок (3—5)·1018 см–3, холлівська рухливість 6,5—7,5 см2/(В·с) за кімнатної температури.Якість гетероструктури Ge–InP визначалася методом високороздільної рентгенівської дифракції на дифрактометрі Philips MRD. Наноморфологія поверхні плівок Ge вивчалася за допомогою атомно-силового мікроскопа NanoScope IIIa. Структура плівок — аморфна або полікристалічна з низьких рівнем структурної досконалості. Ефективне значення шорсткості поверхні — від 2,25 до 2,60 нм.Отримані дані величини опору за різних значень температури у діапазоні 2—25 К було описано експоненціальною залежністю. Похибка вимірювань температури складає 5% у магнітному полі 11 Тл за температури 4,2 К та 14% у магнітному полі 14 Тл за температури 2,2 К.Результати досліджень вказують на те, що отримані плівки можуть бути використані для вимірювання кріогенних температур в магнітних полях до 14 Тл. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2020-12-27 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.10 10.15222/TKEA2020.5-6.10 Technology and design in electronic equipment; No. 5–6 (2020): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 10-15 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 5–6 (2020): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 10-15 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2020.5-6 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.10/83 Copyright (c) 2020 Vadim Mitin, Volodymyr Kholevchuk, Eugene Solovyov, Alexander Sydnev, Evgen Venger http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |