ВИМІРЮВАННЯ ПРОВІДНОСТІ Й АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНЗИСТОРІВ У РАМКАХ УЗАГАЛЬНЕНОЇ МОДЕЛІ ТРАНСПОРТУ ЕЛЕКТРОНІВ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2017.2.106603Ключові слова:
нанофізика, наноелектроніка, вимірювання опору, метод ван дер Пау, ефект Холла, температурні вимірювання, врахування артефактів, ефект Нернста, ефект Шубнікова – де ГаазаАнотація
У методичній статті, розрахованій на науковців, викладачів та студентів вищої школи, обговорено експериментальні методи вимірювання опору в узагальненій моделі транспорту електронів Ландауера – Датта – Лундстрома (ЛДЛ), зокрема, в умовах прикладання зовнішнього магнітного поля: метод змінної довжини провідника, чотириточкову схему вимірювань, класичний метод вимірювання ефекту Холла й різні варіанти методу ван дер Пау, а також температурні вимірювання й урахування артефактів (ефект Нерста), вимірювання в сильних магнітних полях (ефект Шубнікова – де Гааза).
Показано, що холлівська лінійка і вимірювальні геометрії ван дер Пау дозволяють виміряти як опір, так і холлівську концентрацію й холлівську рухливість. За бажання можна оцінити й холлівський фактор, що дозволить точніше визначити поверхневу концентрацію електронів і їхню справжню рухливість. Однак, на практиці зазвичай наводять холлівську концентрацію та холлівську рухливість. Температурні вимірювання допомагають ідентифікувати домінуючий механізм розсіяння. Холлівські вимірювання потребують особливої ретельності з метою уникнути виявів гальвано- і термомагнітних ефектів, таких, як ефект Нернста. Суттєво нову інформацію можуть вимірювання в сильних магнітних полях, однак для таких експериментів потрібні матеріали з достатньо високою рухливістю електронів.
Посилання
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Uzahalnena model elektronnoho transportu v mikro- i nanoelektronitsi // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2015. – t. 12, No. 3. S. 4 – 27 (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Termoelektrychni yavyshcha ta prystroi z pozytsii uzahalnenoi modeli transportu elektroniv // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2015. – t. 12, No. 4. S. 5 – 18 (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Termoelektrychni koefitsiienty v uzahalnenii modeli transportu elektroniv // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2016. – t. 13, No. 1. S. 5 – 23 (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Transport tepla fononamy v uzahalnenii modeli Landauera-Datta-Lundstroma // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2016. – t. 13, No. 2. S. 16 – 35 (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Transportni yavyshcha v hrafeni v uzahalnenii modeli Landauera-Datta-Lundstroma // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2016. – t. 13, No. 3. S. 5 – 29 (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Urakhuvannia rozsiiannia v uzahalnenii modeli Landauera-Datta-Lundstroma // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2016. – t. 13, No. 4. – S. 5-18.
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Kinetychne rivniannia Boltsmana v uzahalnenii modeli transportu elektroniv u mikro- ta nanoelektronitsi // Sens. elektron. mikrosist. tehnol. – 2017. – t. 14, No. 1, – S. 5 – 20.
Datta Supriyo. Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 2012; www.nanohub.org/courses/FoN1.
Lundstrom Mark, Jeong Changwook. Near-Equilibrium Transport: Fundamentals and Applications. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 2013; www.nanohub.org/resources/11763.
Yu. A. Kruglyak. Nanoehlektronika «snizu - vverh», Odessa: TES, 2015. (in Russian)
L. Danielson. Measurement of the thermoelectric properties of bulk and thin film materials, www.osti.gov/scitech/biblio/663573, 1996.
H. H. Berger. Models for contacts to planar devices, Solid-State Electron., v. 15, 145 – 158 (1972).
D. K. Schroder. Semiconductor Material and Device Characterization, Wiley Interscience, New York, 2006.
D. C. Look. Electrical Characterization of GaAs Materials and Devices, New York: John Wiley and Sons, 1989.
L. J. van der Pauw. A method for measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape, Phillips Res. Rep., v. 13, 1 – 9 (1958).
Mark Lundstrom. Fundamentals of Carrier Transport. Cambridge UK: Cambridge University Press, 2000.
N. Ashkroft, N. Mermin, Fizika tverdogo tela (Moskva: Mir: 1979) (in Russian).
C. M. Wolfe, N. Holonyak, G. E. Stillman. Physical Properties of Semiconductors, Englewood Cliffs, N. Jersey: Prentice Hall, 1989.
M. E. Cage, R. F. Dziuba, B. F. Field. A test of the quantum Hall effect as a resistance standard, IEEE Trans. Instrument. Measure., v. IM-34, 301 – 303 (1985).
L. W. Schubnikov, W. J. de Haas. Proc. Royal Netherl. Acad. Arts Science, v. 33, 130 (1930).
L. W. Schubnikov, W. J. de Haas. Proc. Royal Netherl. Acad. Arts Science, v. 33, 163 (1930).
D. F. Holcomb. Quantum electrical transport in samples of limited dimensions, Amer. J. Phys., v. 67, 278 – 297 (1999).
J. H. Davies. The physics of Low-Dimensional Semiconductors, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1998.
S. Datta. Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge: Cambridge University Press, 2001.
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha, Uroky nanonelektroniky: efekt Kholla i vymiriuvannia elektrokhimichnykh potentsialiv u kontseptsii «znyzu-vhoru». Sens. elektron. mikrosist. tehnol., t. 11, No 1: 5 – 27 (2014) (in Ukrainian).
K. V. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper. New Method for High-Accuracy Determination of the Fine-Structure Constant Based on Quantized Hall Resistance. Phys. Rev. Lett. v. 45, 494 (1980).
David Tong. The Quantum Hall Effect. TIFR Infosys Lectures. http://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/qhe.html
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право переходить Видавцю.
