Чтобы определить мощность излучения, которое создает фотопроводимость
нитрида алюминия, измерения были проведены для двух случаев — при наличии
фильтра и без него. Интенсивность излучения была рассчитана как их
разность.
Таблица 2.4.1. Градуировочная таблица для снятия зависимости
фотопроводимости нитрида алюминия от интенсивности падающего излучения.
|Расстояние |Показания |Показания |Интегральная |Мощность |
|от |вольтметра при|вольтметра без|мощность |излучения, |
|источника |наличии |светофильтра |излучения, |со |
|излучения, |светофильтра |U2, мкв |(без |светофильтром |
|L, см |U1, мкв | |светофильтра) |мкВт |
| | | | | |
| | | |мкВт | |
|0 |42 |24 |33,6 |19,2 |
|2.3 |13 |6 |10,4 |4,8 |
|4.1 |6.5 |3.8 |5,2 |3,04 |
|6.4 |2.6 |1.6 |2,08 |1,28 |
|8.5 |1.4 |0.4 |1,12 |0,32 |
|10.7 |0.5 |0.1 |0,4 |0,08 |
|12.9 |0.1 |0.02 |0,08 |0,016 |
|14.9 |0.04 |0 |0,032 |0 |
|17 |0.02 |0 |0,016 |0 |
|18.8 |0 |0 |0 |0 |
ГЛАВА 3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Вольт-амперные характеристики.
3.1.1. Темновая вольт-амперная характеристика
Темновая вольт-амперная характеристика нитрида алюминия была получена
с помощью установки, описанной в главе 2. Напряжение изменялось в диапазоне
от 0 до 100 В. Результаты для двух полярностей приложенного напряжения
приведены в таблицах 3.1.1.1. и 3.1.1.2.
Как видно из графиков (рис. 3.1.1.1. и 3.1.1.2.), темновая вольт-
амперная характеристика линейна, лишь при малых напряжениях наблюдается
некоторая нелинейность, что объясняется поликристаллической структурой
образца нитрида алюминия.
Из угла наклона прямого участка ВАХ можно рассчитать темновую
проводимость образца AlN, а учитывая геометрию образца, можно рассчитать
удельную проводимость.
[pic] , где
l – длина образца; RТ – темновое сопротивление, рассчитанное из вольт-
амперной характеристики ; D – ширина и h – толщина пленки нитрида алюминия.
Исходя из этих данных, можно определить удельную проводимость
образцов.
Зная удельную проводимость материала и подвижность носителей заряда,
можно рассчитать концентрацию носителей заряда в образце.
[pic], где
n – концентрация носителей заряда в материале; ?n – подвижность электронов.
Согласно литературным данным, подвижность [pic] [6].
Из результатов исследований видно, что удельная проводимость
исследуемых образцов практически однородна по площади, и незначительно
изменяется от образца к образцу, что указывает на хорошую воспроизводимость
технологии.
Линейность вольт-амперных характеристик при больших напряжениях, а
также тот факт, что они практически совпадают при изменении полярности
прикладываемого напряжения, говорит о том, что алюминиевые контакты,
нанесенные на поверхность образцов можно считать омическими.
Таблица 3.1.1. Результаты измерений темновых вольт-амперных характеристик
образцов нитрида алюминия
|Образцы |Сопротивление Ом|Удельная |Концентрация |
| | |проводимость, |носителей, м-3 |
| | |ом-1 м-1 | |
|Образец №1 |4.47 1014 |0.26 10-8 |0.116 1014 |
|Образец №2 |6.19 1013 |0.27 10-7 |0.11 1014 |
|Образец №3 |6.81 1013 |0.243 10-8 |0.1 1014 |
[pic]
Рисунок 3.1.1.1. Темновая вольт-амперная характеристика образца нитрида
алюминия (образец №1) при различных полярностях приложенного напряжения.
[pic]
Рисунок 3.1.1.2. Темновая вольт-амперная характеристика образца нитрида
алюминия (образец №2).
3.1.2. Вольт-амперные характеристики нитрида алюминия при освещенности
Вольт-амперные характеристики нитрида алюминия при освещенности
снимались при помощи установки, описанной в главе 2. Результаты измерений
приведены в таблицах 3.1.2.1. и 3.1.2.2. Измерения проводились при мощности
падающего излучения – 21.4 мкВт
Сравнивая темновую ВАХ образца и ВАХ при полной освещенности, мы можем
определить:
фотопроводимость материала;
коэффициент умножения фототока;
концентрацию неравновесных носителей заряда.
Фотопроводимость нитрида алюминия при освещении рассчитывается также
как и его темновая проводимость, только вместо темнового сопротивления Rт,
в формулу для расчета подставляется сопротивление при освещенности Rсв.
Кратность изменения сопротивления определяется как отношение темнового
сопротивления образца к его сопротивлению при освещении.
[pic], где
RT – темновое сопротивление образца, Rсв – его сопротивление при
освещении.
Коцентрация неравновесных носителей заряда определяется из значения
фотопроводимости образца и подвижности носителей заряда:
[pic], где
?св – фотопроводимость образца, ?n – подвижность носителей заряда в
материале. Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.2.7.
Таблица 3.1.2.1. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №1)
|U, B |I, А |R, Ом |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |9,55E-11 |5,24E+10 |
|10 |1,97E-10 |5,09E+10 |
|20 |4,02E-10 |4,98E+10 |
|30 |6,04E-10 |4,97E+10 |
|40 |8,10E-10 |4,94E+10 |
|50 |1,05E-09 |4,75E+10 |
|60 |1,26E-09 |4,75E+10 |
|70 |1,48E-09 |4,72E+10 |
|80 |1,69E-09 |4,72E+10 |
|90 |1,91E-09 |4,7E+10 |
|100 |2,13E-09 |4,69E+10 |
Таблица 3.1.2.2. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №1) (противоположная полярность приложенного
напряжения).
|U, B |I, А |R, Ом |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |9,36E-11 |5,34E+10 |
|10 |1,96E-10 |5,11E+10 |
|20 |4,04E-10 |4,95E+10 |
|30 |6,12E-10 |4,9E+10 |
|40 |8,23E-10 |4,86E+10 |
|50 |1,07E-09 |4,66E+10 |
|60 |1,28E-09 |4,68E+10 |
|70 |1,48E-09 |4,72E+10 |
|80 |1,70E-09 |4,7E+10 |
|90 |1,93E-09 |4,66E+10 |
|100 |2,16E-09 |4,62E+10 |
Таблица 3.1.2.3. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №2).
|U, B |I, А |R, Ом |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |8,95E-11 |5,59E+10 |
|10 |1,96E-10 |5,12E+10 |
|20 |4,26E-10 |4,7E+10 |
|30 |6,64E-10 |4,52E+10 |
|40 |9,07E-10 |4,41E+10 |
|50 |1,17E-09 |4,27E+10 |
|60 |1,42E-09 |4,22E+10 |
|70 |1,66E-09 |4,21E+10 |
|80 |1,90E-09 |4,21E+10 |
|90 |2,15E-09 |4,18E+10 |
|100 |2,39E-09 |4,18E+10 |
Таблица 3.1.2.4. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №1) (противоположная полярность приложенного
напряжения).
|U, B |I, А |R, Ом |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |8,73E-11 |5,73E+10 |
|10 |1,89E-10 |5,31E+10 |
|20 |4,10E-10 |4,88E+10 |
|30 |6,44E-10 |4,66E+10 |
|40 |8,83E-10 |4,53E+10 |
|50 |1,15E-09 |4,33E+10 |
|60 |1,40E-09 |4,28E+10 |
|70 |1,64E-09 |4,26E+10 |
|80 |1,88E-09 |4,25E+10 |
|90 |2,12E-09 |4,24E+10 |
|100 |2,36E-09 |4,23E+10 |
Таблица 3.1.2.5. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №3).
|U, B |I, А |R, Om |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |8,64E-11 |5,78E+10 |
|10 |1,88E-10 |5,31E+10 |
|20 |4,09E-10 |4,88E+10 |
|30 |6,38E-10 |4,7E+10 |
|40 |8,72E-10 |4,58E+10 |
|50 |1,12E-09 |4,46E+10 |
|60 |1,37E-09 |4,37E+10 |
|70 |1,59E-09 |4,4E+10 |
|80 |1,83E-09 |4,37E+10 |
|90 |2,07E-09 |4,34E+10 |
|100 |2,30E-09 |4,35E+10 |
Таблица 3.1.2.6. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при
освещенности (образец №1) (противоположная полярность приложенного
напряжения).
|U, B |I, А |R, Om |
|0 |0,00E+00 | |
|5 |9,34E-11 |5,35E+10 |
|10 |2,02E-10 |4,96E+10 |
|20 |4,38E-10 |4,57E+10 |
