Диссертация (1097819), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Можно говорить об образовании в приповерхностнойобласти псевдоморфной фазы, оказывающей влияние на перенос заряда в ОПЗмоноклинной фазы ГП.Такие возможности в системе − − 2 открывает большие возможностисоздания квантоворазмерных структур в объеме и на поверхности полупроводника после разработки соответствующих технологий.276Рисунок 5.15: Температурные зависимости сопротивленийдатчиков из5.5 − 2и2(А) и (В) экспериментальных образцовдырочной проводимости.Применение полупроводников 2 5 дырочной проводимости вкачестве терморезисторов и термисторов.Полупроводниковые терморезисторы широко используются для контролятемпературы и в системах автоматического регулирования.
Основными материалами для терморезисторов являются собственные и примесные полупроводники (неорганические и органические) и оксиды металлов с полупроводниковымисвойствами [249, 250]. Наиболее важным параметром терморезистора является температурный коэффициент сопротивления ( ), который определяетсякак = 100 ·1 и измеряется в %/ . Для материалов с активационныммеханизмом проводимости = 100 · 22 и, таким образом, зависит от тем-пературы. На рис. 5.15 представлены температурные зависимости и для датчиков из 2 , 2 . С понижением температуры существеннорастет.В таблице 5.2 представлены параметры терморезисторов на основе моноклинных 2 и 2 .
Выбор типа проводимости этих материалов связан с тем,что на монолитных образцах легко получить омический контакт, кристаллы,дырочная проводимость которых обусловлена собственными дефектами, имеютширокий диапазон значений собственного сопротивления и нечувствительны ксвету. Датчики температуры на основе − 2 , используемые нами для прецизионного контроля температуры в интервале 77 ÷ 300 K, показали высокуюстабильность характеристик во времени. Как следует из температурной зави-277Таблица 5.1: Параметры терморезисторов опытных образцов на основе моноклинных№материал152ℎ52ℎ52ℎ2345 2 2 222тип проводимостиR, Ом (300 К)61.4 · 104 · 1047.1 · 1031.6 · 1061.4 · 104ppppp ,эВТКС,%/0.2221.50.2221.50.2120.60.0545.280.0535.192и2 .(77 К)симости для − 2 , датчики на его основе имеют при 77 K 46%, чтопозволяет получить точность измерения температуры, используя стандартнуюизмерительную аппаратуру, ≈ 0.05 K.При изучении спектральных и электрических характеристик структур металл — 3 2 — металл был обнаружен эффект переключения — переходкристалла 3 2 из высокоомного состояния в устойчивое низкоомное состояние [251–254].
Это наблюдается при подаче на контакты кристалла напряженияравному некоторому значению (рис. 5.16). Явление переключения наблюдалось на большом количестве материалов в широком диапазоне величин удельного сопротивления. [249, 251–258].При подаче на образец напряжения,большего , происходит переход в низкоомное состояние, в котором можно выделить период задержки — — и время переключения (период резкого роста тока). Обратный переход в высокоомное состояние происходил за время восстановления . На рис.
5.16 показаны — образные вольт — амперные характеристики металл — 3 2 — металл cрезким участком отрицательного диффеРисунок 5.16: Вольт — амперная характеристикаструктуры металл —3 2— металл c резкимучастком отрицательного дифференциальногосопротивления (ОДС) и плавного ОДС (В).Цифрами указана температура на поверхностиобразца.ренциального сопротивления (ОДС) — Аи плавным ОДС (В).
Цифрами указанатемпература на поверхности образца. Параметры ВАХ можно было варьировать278выбором параметров внешней цепи (напряжение смещения, последовательноесопротивление). На участке отрицательного дифференциального сопротивления в каждой точке характеристики — образная ВАХ обратима. Изменяянапряжение смещения и последовательное сопротивление в цепи, удается многократно проходить все участки ВАХ в любом направлении. Явления гистерезиса не наблюдалось.В структурах металл — 3 2 — металл с плавным изменением ОДС, температура на поверхности образца повышалась (рис. 5.16 (В)).
Для этого наповерхности непосредственно под прижимным контактом устанавливалась термопара медь — константан и производилась автоматическая запись температуры поверхности. Одновременно в непрерывном режиме регистрировалось изменение величины тока как функция от приложенного напряжения = ( ).Для структуры металл — 3 2 — металл на рис. 5.16 (В) показана ВАХ, накоторой указана температура поверхности под контактом в различных точкаххарактеристики.
Рост температуры поверхности начинался одновременно с ростом тока на участке ОДС. При этом за короткое время температура возрасталапрактически на 150 К.На рис. 5.17 (А) представленыВАХ, не имеющие устойчивой области отрицательного сопротивления.При напряжении = 7 В на контактах структуры металл — 3 2— металл происходил срыв напряжения и образец скачком переходилв низкоомное состояние. Переход внизкоомное состояние может быть ив плавном режиме (рис. 5.16 (В)).
Рисунок 5.17: А — Зависимость сопротивленияпереключателя от рассеиваемой мощности (1) и оттемпературы (2). В — Зависимость сопротивленияпереключателя от величины протекающего тока.— образную ВАХ с плавным изменением ОДС можно было перевести в характеристику с быстрым срывом напряжения увеличением тока проходящего через структуру. Это осуществлялосьподключением к структуре металл — 3 2 — металл более низкоомного по-279следовательного сопротивления. При исследовании перехода в низкоомное состояние, для предотвращения необратимого теплового пробоя, последовательноc образцом включалось нагрузочное сопротивление нагр.
(в > нагр. > ), гдев , н — сопротивления высокоомного и низкоомного состояний соответственно.Вольт — амперные характеристики структур металл — 3 2 — металл имеют симметричный характер относительно полярности приложенного напряжения. Материалы контактов и способ их получения, а также геометрия электродов не оказывают влияния на их вид [253]. Это указывает на объемную природуявления переключения в 3 2 . Сопротивление образца в низкоомном состоянии было на 3 · · · 5 порядков меньше, чем в высокоомном.
После переключенияобразца в устойчивое низкоомное состояние наблюдался линейный рост токас напряжением. Образец находился в низкоомном состоянии до тех пор, покачерез него протекал ток удержания ∼ 10−2 А. При токе ниже тока удержаниявосстанавливалось высокоомное состояние. Проводимость в низкоомном состоянии не зависит от площади контактов, что свидетельствует о шнуровании токаво включенном состоянии. На рис. 5.17 (А) показана зависимость сопротивления переключателя от рассеиваемой мощности (1) и от температуры кристалла(2). Кривая В на рис. 5.17 показывает изменение сопротивления переключенияот величины протекающего тока.Характер переключения фосфида цинка в значительнойстепени определялся величинойприложенного напряжения.
Взависимости от величины приложенного напряжения изменялось время задержки и скоростьРисунок 5.18: Зависимость времени переключения в3 2 от напряжения , В: 1 — 50, 2 — 55, 3 — 60, 4 — 65, 5 — 70, 6 — 75,80, 8 — 85, 9 — 90, 10 — 95, 11 — 100, 12 — 105.низкоомное состояние кристалловсмещения7 —нарастания тока при переключении. На рис. 5.18 показано изменение тока протекающего че-рез структуру металл — 3 2 — металл со временем для одного кристалла тол-280щиной = 640 мкм при изменении величины напряжения смещения. С ростомнапряжения уменьшается время задержки и растет скорость нарастания токачерез образец.
Время задержки изменялось обратно пропорционально напряжению смещения. В области больших напряжений, время задержки стремитсяк нулю и зависимость = ( ) испытывает почти скачкообразное изменение(рис. 5.18, кривая 12).Такая структура функционирует как реле времени [253, 253, 255–258]. Приувеличении напряжения наблюдается заметный рост тока и уменьшение времени задержки переключения. Одновременно резко изменяется фронт нарастания тока, и скорость нарастания экспоненциально зависит от напряжениясмещения.
Напряжение переключения монокристаллов фосфида цинка растетпропорционально толщине образца, а ток проходящий через кристалл при переключения практически не меняется и составляет ∼ 10−4 A при 300 K. Явлениепереключения в фосфиде цинка наблюдалось как на постоянном токе, так и приприложении переменного синусоидального напряжения с частотой 50 Гц.
Приприложении синусоидального напряжения, напряжение переключения образцауменьшалось, что согласуется с конечным временем восстановления высокоомного состояния. Все остальные особенности переключения сохранялись. Принебольших напряжениях смещения, т.е.
< ток практически не меняется современем. Изменением величины сопротивления, включенного последовательно с образцом в цепь, изменением толщины кристалла, величиной приложенного напряжения к структуре можно управлять параметрами переключения вшироком интервале времени. При ограничении тока через кристалл резко сокращается время задержки и время нарастания тока через образец, при этомвремя переключения существенно уменьшается. Структура металл — 3 2 —металл находится в низкоомном состоянии до тех пор, пока через него протекаетток ∼ 10−5 · · · 10−4 А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
