ФІЗИЧНІ ОСНОВИ СТВОРЕННЯ СЕНСОРІВ МЕХАНІЧНИХ ВЕЛИЧИН ДЛЯ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ОСНОВІ МІКРОКРИСТАЛІВ КРЕМНІЮ

Анотація

Проведено комплексне дослідження електропровідністі, магнітоопору і п’єзоопору мікрокристалів кремнію р-типу, легованих бором, з орієнтацією <111> в діапазоні температур 4,2–300 К і магнітних полях до 14 Тл. Досліджено вплив одновісної деформації на питомий опір і магнітоопір мікрокристалів Si з різною концентрацією бору при низьких температурах. В мікрокристалах р-Si з концентрацією бору поблизу переходу метал-діелектрик (ПМД) з діелектричного боку при гелієвих температурах виявлено гігантський некласичний п’єзоопір, коефіцієнт тензочутливості таких кристалів при 4,2 К дорівнює GF4.2K=–5.7Ч105 при деформації стиску. Некласичний п’єзоопір зумовлений стрибковою провідністю в цих кристалах при низьких температурах; визначено енергії активації E2  і E3, їх значення змінюються під дією деформації при кріогенних температурах. Вимірювались тензометричні характеристики цих кристалів, закріплених на пружних елементах з інвару, в широкому діапазоні температур 4,2–300 К і деформацій ε=0–±1,2Ч10-3 відн. од. Одержані характеристики дозволяють прогнозувати параметри п’єзорезистивних сенсорів механічних величин на основі цих кристалів. Показано можливість створення надчутливих сенсорів механічних величин для роботи при кріогенних температурах на основі некласичного п’єзоопору в мікрокристалах Si(B). Наведено приклади розроблених сенсорів деформації, сенсора тиску та сенсора рівня кріогенних рідин.