Автоколебательные процессы в компенсированном кремнии, легированном серой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НПО "Фпзика-Сольнце"

• "3 0/1

1 ДиН 1993 На правах росписи

Курбанова Угилой Хасановна

«АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КОМПЕНСИРОВАННОМ КРЕМНИИ, ЛЕГИРОВАННОМ СЕРОЙ"

Специальность: 01.04.10 - фишка полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степенн кандидата фпзико - математических наук

ТАШКЕНТ-1998 г.

Работа выполнена в Ташкентском Государственном Техническом университете им.А.Р.Берунии

Научные руководитель - доктор физико-математический наук,

профессор Бахадырханов М.К.

Официальные оппоненты- доктор физико-математический наук,

профессор Лейдерман А.Ю. доктор физико-математических наук, Арипов X.

Ведущая организация - Ташкентский Государственный Университет

им.М.Улугбека.

Защита состоится "9"декабря 1998. в "9-00 " часов на заседании специализированного Совета Д 015.08.01. по защите диссертации на соискание ученой степени к.ф.-м.наук при Физико-техническом институте НПО "Физика-Солнце" АН РУз по адресу : 700084, Ташкент, ул.Г.Мавлянова, 2Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института НПО "Физика-Солнце" АН РУз.

Автореферат разослан " "_1998г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор физико-математических наук:

Ахмедов Ф.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Уровень развития современной твёрдотельной электроники определяется прогрессом в создании полупроводниковых материалов с заданными новыми свойствами. Современное развитие микроэлектроники постоянно ставит перед исследователями задачу поиска новых видов полупроводниковых материалов, отличающихся от известных своими уникальными свойствами. В этом плане к наиболее перспективным можно отнести полупроводники, компенсированные примесями, создающими глубокие уровни в запрещённой зоне материала. В частности, кремний,сильно компенсированный примесями,можно рассматривать как отдельный класс полупроводниковых материалов,свойства которых существенно отличаются от свойств слабо компенсированных, нейтронно-трансмутационным легированием или мелкими примесями. Это отличие проявляется, во-первых, в обнаружении в них новых ранее неизвестных физических явления, а том числе неустойчивостей тока различной природы, и во-вторых, в возможности использования этих материалов для создания целого ряда принципиально новых полупроводниковых приборов и устройств.

В настоящее время достаточно хорошо изучены и исследованы свойства компенсированного кремния,легированного атомами Мп и 2п. Однако, не очень стабильное состояние этих примесей в решётке

не позволяет использовать компенсированные и сильно компенсированные образцы Б1<Мп> и 51<гп> в разработке новых полупроводниковых приборов со стабильными параметрами, кроме того физический механизм многих наблюдаемых явлений в компенсированном полупроводнике до сих пор до конца не выяснен. Поэтому целесообразна разработка технологии получения новых компенсированных материалов с другими примесями,создающими глубокие уровни,которые позволяли бы получить материалы со стабильными параметрами,и накопить новые экспериментальные данные,для того чтобы на их основе выяснить физических механизм наблюдаемых явлений. В этом плане представляет определённый интерес исследование физических свойств компенсированных и перекомпенсированных образцов 81<3>, так как, насколько нам известно в литературе отсутствует систематические исследования токовых неустойчивостей в компенсированных и перекомпенсированных образцах 51<8>.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является исследование условий возбуждения и параметров токовых

неустойчивостей в кристаллах кремния,компенсированных серой, в широком интервале электрических, магнитных полей, температуры,освещения и давления,выяснение механизмов автоколебаний тока инфранизхих и звуковых частот,а также показать некоторые практические возможности использования их в полупроводниковой микроэлектронике.В круг рассматриваемых задач входило получение компенсированного 81<8> с различными удельными сопротивлениями и типами проводимостей,определение оптимального условия возбуждения автоколеба-ний тока инфранизких и звуковых частот. Установление корреляции между параметрами материала,условиями возбуждения и параметрами автоколебаний тока инфранизких и звуковых частот,а также:

• исследование температурной и полевой зависимости условий возбуждения и параметров автоколебаний тока в образцах 81<Б>,

• исследование влияния внешних воздействий: интегрального освещения,магнитного поля,одноосного упругого сжатия на условия возбуждения и параметры автоколебаний тока в образцах 81<8>,

• выяснение механизма и создание модели возбуждения автоколебаний тока звуковых и инфранизких частот в образцах

• определение некоторых возможностей практического использования автоколебаний тока в 81<в> в полупроводниковой микроэлектронике.

Научная новизна.

• 1. Впервые обнаружена автоколебания тока типа РВ в образцах 81<8>.2. Установлены закономерности изменения основных параметров автоколебания тока в зависимости от удельного сопротивления в 81<8>, которая позволяет получить воспроизводимые и регулярное автоколебания тока с управляемыми параметрами. Показано,что автоколебания наблюдаются для р-Э1<8> с удельным сопротивлением 3.102 - 105 Ом.см, а для п-81<8> с р 8.102- Ю4Ом.см.

• 3. Экспериментально установлена температурный область существования автоколебания тока в зависимости от параметров материала. Показано,что в отличие от существующих литературних данных в Э1<8> можно наблюдать автоколебания в интервале температур 77-350 К.

• 4. Исследованы влияния поперечного и продольного магнитного поля на условия возбуждения и параметров автоколебаний тока. Показано,что наличие магнитного поля независимо от полярности увеличивается значение порогового поля.т.е.автоколебания тока

наблюдается при более высоких электрических полях. При Т=300 К, наличие Н=20 кЭ, Еп увеличивается 2 раза , а амплитуда колебания 1« увеличивается 15 раз. Эти данные значительно больше, чем изменение удельное сопротивление в этих образцах при наличии магнитного поля.

• 5. Впервые исследованы влияния на условия возбуждения и параметры РВ в образцах 31<Э> при одноосной упругой деформации. Показано,что с увеличением давлениях в интервале 105- 4.109 Пав образцах р-8!<5> пороговое поля уменьшается, а в образцах п-5|<5> возрастает,а амплитуда автоколебаний тока имеет противоположный характер. Установлено, наибольшая чувствительность параметров автоколебаний тока к давлению наблюдается в образцах р-5кЭ> с кристаллографическим направлением [111] при условии деформации {1//Х//[111]}.Лри этом амплитуда автоколебаний в исследованных интервалах деформации увеличивается более чем в 15 раз,а Еп = 7-8 раз.

• 6. Впервые показано возможности обнаружения в одном и том же образце различные природы автоколебаний тока типа РВ и ТЭН определена условия перехода от одного типа в другой.

• 7. Выяснены природы обнаруженных автоколебаний на основе сопоставления экспериментальных и рассчетных данных, определен ответственний уровень серы в кремнии за наблюдаемых явлений.

• Практическая ценность работы.

• 1. Разработана технология получения компенсированный и перекомпенсированный кремнии,легированном серой с заданными электрофизическими параметрами.

• 2. Показано возможности создания (□ лабораторных условиях) твердотельных генераторов звуковых частот с управляемыми и воспроизводимыми параметрами на основе в1<8>.

• 3. Установлено оптимальная технология, создания твердотельных генераторов, а также определена температурная область работы генераторов.

4. Показано возможности создания принципиально нового типа функциональных датчиков магнитного поля,давления амплитуд-ночастотным выходным сигналом на основе 51<3> .чувствительности которых 3-5 раз больше, чем существующих полупроводниковых датчиков.

5. Полученные экспериментальные результаты в настоящее время широко используется в учебных процессах по курсу "Современные датчики","Физика компенсированных полупроводников", "Функциональная электроника" а также в лабораториях "Полупроводниковых приборов","Функциональной электронике" по

специальности "Электроника и Микроэлектроника","Радиотехника", "Промышленная электроника","Физика технология материалов".

Защищаемые положения :

1. В кремнии р-типа с р >102- 105 Ом.см компенсированного серой

и перекомпенсированного п-типа с р >102 - 104 Ом.см обнаружена

регулярные и стабильные автоколебания тока типа РВ с воспроизводимыми параметрами.

2. Существует закономерность изменения между параметрами и условиями возбуждения автоколебания тока с электрическими параметрами компенсированного материала.

3. Автоколебания тока в кремнии, компенсированном серой возбуждается в интервале температур для р-типа 150-350 К и для п-типа 230-330 К в зависимости от удельного сопротивления.

4. Обнаружено, что параметры автоколебания тока очень чувствительно к внешним воздействиям (магнитного поля,температуры, давления и электрического поля). При этом в этих условиях чувствительность полупроводниковых материалов превышает 8-10 раз.

5. Разработан твердотельный генератор звуковой частоты на основе материала 3!<Б> с управляемыми параметрами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались - на II Всесоюзной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Ашхабат, 1991г.),

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ташкентского государственного технического университета им.Беруни и Ташкентского государственного университета им. М.Улугбека в 1990-1995гг.

- на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ("Асад", Ташкент, 1994г),

на международной конференции по микроэлектронике (Ташкент, 1994г),

- на международной конференции "Новые материалы и приборы" (Ташкент, 1994г),

- на научной конференции "Твердотельная электроника" (Наманган, 1994г),

- а также на семинарах кафедры "Микроэлектроники, и микроэлектронных приборов" ТашГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 статей и 13 тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Основной текст диссертации изложен на 100 страницах машинописного текста, включая рисунков, 6 таблиц и 89 наименований библиографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ведении обоснована актуальность темы диссертации,сформулирована цель исследований, научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность полученных результатов, описывается структура диссертации.

Первая глава диссертации содержит аналитический обзор литературы.

Расмотрены основные заканомерности неустойчивости автоколебании тока в полупроводниках. Неустойчивости тока,возникающие при приложении образцу или полупроводниковых структуре электрического поля с образованием отрицательной проводимость в полупроводников и ве а также в

полупроводников соединениях СЬБе, Сйв, гпБе, Саве, 6еР, гпЭ и другие. Анализированы работы по исследованию эффекта температурного гашение фотопроводимости и температурно-электрической неустойчивости.Рассмотрены вопросы внешных воздействий на эти явления. Часть обзора посвещена анализа работ по исследованию РВ в полупроводников легированных золотом и кобальтом, марганца, сурьмой,цинком. Рассмотрены основные условия возбуждения автоколебания в этих материалах и возможности их реализации.Показано,что во многих случаях автоколебаний тока наблюдается в случайных образцах или для наблюдения их требуется особое условия. Эти недостатки позволяет не только практического применения этого интересного явления, но и выяснить до концентрации механического образования автоколебания с учетом выше изложенного в конце главы сформулированы основные задачи, решаемые в диссертации.

Вторая глава пссвешена технологию создания кремния компенсированного серой и методу исследования его электрофизических параметров.

» В 2.1 приводится технология изготовления образцов 5!<5> с заданными электрофизическими свойствами.Для получения кремния с заданными электрофизическими параметрами был использован диффузионный метод легирования,который является наиболее удобным для введение примеса в кремний.Диффузия серы в кремний

осуществлялось из газовой фазы. В качестве исходного материала использовалься монокристаллический кремний р и п типа с различными концентрациями' бора 2.1016- 2.1015 см"3 (КДБ-1- 10), образцы размерами 10x4 х1,5 мм с орентации [111],[010],[100]. Содержанием кислорода в исследуемых образцах составляло NO2 (2-4).1017 см"3.

• С учетом коэффициент диффузии и растворимости S в Si (а также концентрация электроактивных атомов S в Si) при различных температурах нам определена оптимальное технология условия легирования для получения как компенсированные так и перекомпенсированные Si<S> с удельным сопротивлением р 102-105 Ом.см. По каждой значение р были изготовлены 10-12 образцов, чтобы получить достоверные экспериментальные результаты.

В 2.2 приведены методы измерения электрофизических параметров образцов Si<S>. Измерения фотопроводимости проводилась при помощи спектрометра ИКС-14. Для измерения фотоэлектрических параметров в широком интервале температур (77-350К), образцы помещались в специальный криостат с вакуумной откачкой, имеющий окна из GeF. Криостат помещались в заземленный светонепроницаемые железный яшик для уменьшения электрических наводок и рассеянного света. При измерении спектров ФП образцов сканирование спектра производилась от меньших энергии кванта света к большим. Измерение ФП в высокоомных образцах производилась цифровыми электрометрами В7-30 или В7Э-42. Предели измерения В7Э-42 от 10"15 А-10 "1А позволяло снимать все спектор даже в очень фоточувствительных образцах с помощью одного прибора.

В 2.3 приведены методика измерения ВАХ и ЛАХ. Для изучения механизма токопрохождения в сильнокомпенсированных образцах Si<S> были исследованы волтьамперные характеристики. ВАХ исследовались как в темноте, так и при освещении собственным или примесным светом. Независимо от протекающего тока через образец выполнялся режим генератора напряжения (Ro6p.»RH). ЛАХ образцов измерялся на этой же установке при постоянном напряжении путем изменения интенсивности интегрального освещения.

В 2.4 приведены описание установки по исследованию ТЭН и РВ е компенсированном образцах Si<S> проводились по схеме последовательного соединения образца,нагрузочного сопротивлени? и источника постоянного тока , причем все время выполнялось условие режима генератора напряжения. Образцы помещались е

в

металлический крисстат,который позволял управлять температуркой подложки из окиси берилия при Т= 80-400К.В некоторых случиях измерении ТЭН осуществлялось стеклянном криостате с сапфировой окошкой. В этом случае измерение проводились непосредственно в среде жидкого азота,что улучшал теплообмен образца.

В 2.5 приведены оценки погрешностей измерений. При определении электрических и фотоэлектрических параметров образцов Э1<3> и при исследовании неустойчивостей тока типа ТЭН и РВ допускаемая погрешность составляла относительную ошибку измерений используемых приборов, погрешности при определении размеров образцов и среднее квадратичиие ошибки эксперимента.

В третье главе приведены данные экслрементальных исследований автоколебаний тока звуковых частот и их сопоставлений с теорией в образцах 5!<$>.

В разделе 3.1-3.2 описаны рекомбинационные волны, впервые обнаруженные в образцах Бкв^. Обнаружено неустойчивости тока тила РВ в образцах ЗК8> около комнатной температуре, при Е>Еп, сопровождаемой автоколебаний тока со звуковой частотой. Впервые определены условия возбуждения РВ и оптимальные условия возбуждения для Б1<3> в зависимости от степени компенсации, типа проводимости и концентрации примесей серы.

Установлено четкая зависимость Еп от удельного сопротивления 5кЗ> которая описывается выражением Еп = Ео (1+к1п р/р0) , где Ео-порогозое напряженности электрического поля в образцах 31<Э> с р = 2.102 Ом.см, коэффициент к= 0,85 , р - удельное сопротивления образца, Еп-поргсссе значение образца для наблюдаемого автоколебания для любой р. Наличие такой зависимости позволяло получить не только стабильное и воспроизводимое автоколебаний тока, ко и с управляемыми параметрами. Показано, что автоколебания наблюдаемые з БГ<3> в отличие от автоколебаний обнаруженных в других материалах имеет достаточно стабильные и воспроизводимые параметры, высокая коэффициент модуляции, достаточно низкая пороговая поля и в шорском интерзала удельного сопротивления образцов (рис.1).

в Исследовалось влияние температуры на условия возбуждения РВ и на параметры автоколебания тока в образцах 8|<3>. Установлено, температурная область существования автоколебаний тока в зависимости от параметров компенсированного и перекомпенсированного ЗКЗ> (рис.2). Таким образом определены условия возбуждения автоколебаний тока типа РВ в 3!<3> (температура, удельное сопротивление и порогового поля ) позволяющее получить достоверные информации о параметрах и механизмах этого явления.

Рис.}. Закономерности изменения Еп возбуждения автоколебания тока от удельного я сопротивления. ЕП =Ео( 1 +к!п(р/ро))

т,к

350 300 250 200

J_и

РВ

1О21031О41О51О51О41О31О'Р.°М^

■т

5 Д 3 ,Л

Рис.2. Температурная область существования регулярных автоколебаний тока в зависимости от удельного сопротивления.

в Исследованы закономерности изменения основных параметров автоколебаний тока (амплитуды, частоты) от температуры электрического поля.

• Установлено, что с ростом температур 160-350 К, значений порогового поля меняется от Еп=40 В/см до Еп-280 в/см, амплитуда меняется в интервале I = 10"5 -1 А, а частота / = 10'4 -104 Гц.

Результаты исследований показали, что при Е= Еп, амплитуда автоколебаний тока меняется в интервале 300-500 мкА в зависимо™ от удельного сопротивления образцов. Значение амплитуды автокод лебаний тока в 8К8> почти 2-5 раза больше, чем в образцах 8КМп> и Я«5гп>, а коэффициент модуляции К=(|-1о)/1о достигает 40-45%, 479 существенно больше чем РВ обнаруженные с 51<Мп>, 8^<гп>идр.

Анализы условия возбуждения ( низкое значение Еп, возбуждения колебаний при Т>Тком, в отсутствие освещения) и основные параметры (1к=300-350 К, /-104 Гц.) дают основание считать,что наблюдаемые автоколебания тока в Эк8> относятся к медленным РВ. Для подтверждения этого нами приведены расчеты,. согласно требованиям для наблюдения РВ. [1. Константинов О.В., Перель В.И. Рекомбинационные волны в полупроводниках. //ФТТ.-1964.-6,выл.11,-с. 3364-3377. 2. Константинов О.В.,Перель В.И.,Царенков Г.В. Усгдзвия существования медленных и быстрых рекомбинационных волн в полупроводниках. //ФТТ.-1967. -9,-в.б, с.1761-1770. 3. Карпова И.В., Сыровегин С.М. Рекомбинационные волны в германии с золотом. //ФТП, -1982,-16,-в.9,-с.1601-1605. 4. Завадский Ю.И., Корнилов Б.В. Рекомбинационные волны в кремнии, легированном цинком. //ФТТ,-1969,-11,в.б.-с. 1494-1504].

1. Концентрация неосновных носителей тока должна быть достаточна велика, чтобы выполнялось условие:

а=п0/ро тп/тр>1 (1)

где тр и т„ -времена жизни дырок и электронов.

2. Дрейфовая длина электронов должна быть больше диффузионной:

цпЕ [тп/0^> 1 Щ

где Цп и Оп - соответственно подвижность и коэффициент диффузии электронов, Е величина электрического поля, приложенного к

образцу. При этом частота и пороговое поле автоколебаний тока описываются соотношениями:

/„= тп/2тг%/(а-1)л/ (а+1);

Еп=\/£>ртр/цр 1+^а+1 / л/а-1; (3)

Отсутствие достоверных данных относительно сечений захвата электронов 8П++ и дырок Эр* на нижний уровень серы затрудняет проведение оценок выполнимости количественных критерий (1) и (2). В литературе имеются лишь оценочные данные относительно сечений захвата дырок (при Т=77 К) на однократно ионизованный центр серы (а 1022см2 ) и уровень Ес-0,5 эВ («5.10'18 см2 ). Для получения достоверной информации были сняты кривые релаксации ФП и определено время жизни дырок в кристаллах р-5(<5> с р=З.Ю3 Ом.см при Т=300 К, которое равнялось «10 с."2 С учетом степени заполнения

примесного уровня серы Ес-0,61 зВ и определенной величины времени жизни, было оценено сечение захвата дырок на этот уровень, которое оказалась равным и5.Ю'20 см2. Зта величина вполне реальна,так как сечение захвата дырок на однократно ионизованный донорный центр обычно изменяется в пределах 10'13-Ю"20 см2. Приняв за сечение захвата электронов на нижний уровень серы величину »5.10"16 см2 , что соответствует времени жизни электронов «2.10"8 с'2. Учитывая и другие основные параметры энергетические спеетры уровни Э в показали,что приведенные результаты, расчеты показали выполнение выше указанные условия в 5|<Б>. При этом установлено,что существует взаимосвязь между и р:

а= С * р (4)

где - С = 4д1Чс^5 Зп++ / Бр'ехр^с-Еа I кТ];

(5)

Здесь д - заряд электрона, Ыс и Ш - плотности состояний своободной и валентной зоны, 5 - фактор вырождения примесного центра, ДЕд - ширина запрещенной зоны.

Положим, что при Т=300 К, 5=2, 5П++ / 5р+=104; цр=312см2 / В с

Ес-Еа= 0,61эВ; р=2 Ю3Омсм; цп=1200 см2/В с;

ДЕд=1,12эВ; N0=2,8 Ю^см"3 Тогда получаем, что С=1,063 Ю"3(Ом см)"1; а =3,19 то есть критерий а > 1 выполняется. Если иметь в виду, что в сследуемсм кристалле ЗИ5> с р =2.103 Ом.см при Т=300 К т„ =2,12.10"8 с; Оп=кТ / д мп"31см2/с, то становится очевидным выполнимость и

второго критерия (2) при значениях поля превышающих пороговое значение поля 65 В/см.

На основе выражение (4) и (5) можно оценить нижний предел удельного сопротивления обрацов 81<8>, при которых возможно возникновение РВ, которое равно > 2 103 Ом см. Эта величина хорошо согласуется с экспериментальним данным. Частота автоколебаний тока у порога для исследуемого образца при Т=300 К равна Т=900 Гц,а пороговое электрическое поля Еп =65 В/см, с соответствующими величинами, которые дают теория РВ.

Для образцов Б1<3> с =2 103 Ом см. Используя соотвествующие значение из выражений (4) получим 1п =300 Гц, Еп =60,5 В/см. Эти значения можно считать удовлетворительно согласующимися с экспериментальными.осс^енно если учесть,что параметры 8П++ и известны лишь по порядку величины, а фактор точно неизвестен. Кроме,того, немаловажным фаггором видимо является и ограниченность кристалла.Такмм образом можно утвердить,что наблюдаемые автоколебания в ЭК8> откосится к автокпебаний тока типа медленных РВ.

В разделе 3.3 приведены результаты исследования влияния как продольного, так и поперечного магнитного поля на условия возбуждения РВ и на параметры автоколебаний тока в обарзцаз Б1<8>. В исследованном интервале значение магнитного поля Н-0-^20 кЭ порогового поля Еп увеличивается 2 раза, в то время й! с ростом магнитного поля уменьшается, а при Н=20 кЭ изменение амплитуды составляла 15 раз.

Показано, что поперечное магнитное поле оказывает значительно сильнее влияния как на условия возбуждения РВ, так и на параметры автоколебаний тока.

В разделе 3.4 описаны влияния одноосного упругого сжатия на условия возбуждения РВ и параметры автоколебаний тока в 31<Б>. Показано,что характер зависимостей параметров РВ и автоколебаний тока от давления не зависит от кристаллографического направления, а зависит от степени компенсации образцов вКв». При этом существенно изменение условия возбуждения и параметров РВ наблюдается при давлении в направлении [111] в перекомпенсированных образцах п-81<8>.

Четвертая глава посвящена исследованию температурно-электрической неустойчивости тока (ТЭН) в образцах 8К8>.

При этом приведены экспериментальные результаты автоколебательных процессов с низкой частотой в образцах 31<5>. Определено основные условия возбуждения ТЭН.

Исследовано влияние интенсивности интегрального освещения и электрического поля на параметры автоколебаний тока.

Показано, что независимо от интенсивности освещения по мере ростом поля до Екр. амплитуда колебаний тока возрастала до максимума и дальнейший рост поля приводил к снижению амплитуды. Следует отметить, что максимальное значение амплитуды автоколебаний тока достигло до 1,5 А, что значительно повышает амплитуды анологичных автоколебаний тока в других материалах. Что касается частота автоколебаний тока, то его величина линейно возрастала по мере роста поля и меняется в интервале 103-1 Гц. На основе многочисленных и подробных исследований установлено температурная область существования ТЭН в зависимости от удельного сопротивления образцов. Эти данные впервые установлены и позволяет получить регулярное и воспроизводимое автоколебания ТЭН тока с управляемыми параметрами.

В конце этой главы также приведены результаты исследования влияния магнитного поля на условия возбуждения автоколебаний тока в образцах 81<5>.

В этой главе также приведены экспериментальные исследование возможности обнаружения двух различных типов автоколебаний тока типа РВ и ТЭН в одном и том же образце.Показано.что во всех образцах где наблюдается в области низких температурах ТЭН, а в области более высокие температурах объясняется наблюдаемые автоколебаний тока типа РВ. Таким образом установлено возможности непрерывное возникновение автоколебания от 77 до 350 К в 5|'<Б>. При этом никакие дополнительные условий кесуществует для перехода от ТЭН на РВ или наоборот.

Установлено закономерности изменения параметры в ТЭН в зависимости от удельного сопротивления и температур, показывает,что наблгодэмые автоколебания свойств для таких материалов связано с наличием определена тип энергетические уровни Б в Бк

Пятая глава посвящена некоторым практическим возможностям использования результатов рекомбинационных волн в 3'1<3> в народном хозяйстве.

Приведены основные параметры разработанные твердотельные генераторы инфранизких и звуковых частот на основе Si<S>. Показано, что такие твердо-тельные генераторы удобно экспериментировать, имеет достаточно стабильное параметры.

Нами также предложено разработат в либо потер условиях датчиков давления, магнитное поле,температур,электрическое поля на основе твердотельных генераторов работающие при комнатной температуре. При этом показано,что существуеющие датчики давления,магнитное поле, основные неизменяется параметры материала (в основном удельное сопротивление) имеет низкую чувствительность.

В отличие от существующих, предлогаемые нами датчики, на основе твердотельные генераторы имеют ряд преимуществ:

во- первых, у них чувствительность достаточно высока (по давлению в 2-4 раза, по магнитному полю в 3-5 раз),

во- вторых, они имеют амплитудно-частотным выходным сигналом.

Основные выводы

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

-впервые установлены закономерности условия возбуждения автоколебания тока в образцаз Si<S> в зависимости от степени компенсации, типа проводимости и концентрации примесей серы. Установлено, что порогового электрического поля для возбуждения автоколебания тока в зависимости от удельного сопротивления образцов Si<S> меняется по закону

En = Ео (1+kln р/ро).

Показано, на основе анализа экспериментальных данных и сопоставление их с существующих теорией, что наблюдаемая автоколебания тока относится к типом РВ. Некоторые различие между экспе-риментальные и теоритические данные видимо связано структурное особенности сильнокомпенсированные Si<S>.

• -определена температурной область существования автоколебания типа РВ и ТЭН в зависимости от удельного сопротивления материалов.

« установлено четкая корреляция между параметрами компенсированного материала Si<S> условия возбуждения и параметры автоколебания тока, которое позволяет получить регулярное и воспроизводимые автоколебания тока с заданными параметрами.

Показано, возможности создания твердотельных генераторов инфранизких и звуковых частот с управляемыми параметрами. Основные параметры таких генераторов 1= 10"5-1А, Т=77-350 К, работает как темноте так и при освещении, коэффициент модуляции К=40-45%.

• показано, что параметры автоколебания очень чувствительны к наличием магнитного поля и ОУД, чем электрические параметры самого образца. Эти данные позволяет разработать более чувствительные функциональные датчики работающий в широкой области температуры, с амплитудно-частотным выходном .

• показано,что в одном и том же образце Si<S> можно наблюдать два различной природы автоколебания типа РВ и ТЭН. Определена условия перехода этих автоколебания.

Установлено, что ответственным за автоколебания тока в Si<S> является энергетические уровни серы в кремнии Ес-0,61 эВ. Определен оптимальные степен заполнения данного уровня для обнаружения автоколебаний тока. Показано влияние положение уровни Ферми на условия возбуждения и параметры автоколебаний тока.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных работах:

1. Аскаров Ш.И.Дурбанова У.Х.,Хамидоз А. Автоколебания тока в компенсированном Sl<S> с оптимальными параметрами. //Докл.Акад. наук Рес.Узбекистан.в.4-5,стр.45-47 1992.

2. Бахадырхонов М.К.,Курбанова У.Х.,Аскаров Ш.И. Исследование влияния

магнитного поля на условия возбуждения и параметры неустойчивости тока инфранизких частот в Si<S>. //ФТП,т.27, В10, стр. 1684-1687.1993.

3.БахадырхановМ.К., КурбановаУ.Х.,Рекомбинационные волны в кремнии, легиро-ванном серой. //ФТП,т.28.в.8,стр.1305-1309.1994. стр. 1305-1309.1994.

4 .Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И.,Курбанова У.Х. Исследования темпера-турной зависимости условий возбуждения и параметров РВ в Si<S>. //ФТП.В З.с.417-419.1996. 5.M.K.Bakhadyrkhanow, Sh.l.Askarow., U.Kh.Kurbanova. Investigation of the influence of a magnetic field on the conditions of excitotion and parameters of instabiiitiec of an ultra - lowfreguency current in Si<S>. //Semiconductors 27 (10).0ctober.American institute of physic 930932.1994.

6.M.K.Bakhadyrkhanow.,U.Kh.Kurbanova. Rekombination waves in sulfurdoped Silicon. //Semiconductors 28 (8), August American Institute ofphysic 739-747.1994.

7. Курганова У.Х., Шарипов Б.З. Некоторые особенности остаточной проводимости в Si<S>. // журнал Вестник.ТашГТУ № 2,г.Ташкент, стр. 6-11,1994.

8. У.Х.Курбонова .Компенсирланган Si<S>fla рекомбинацион тулкинларнинг ток бекарорликларига таъсири. //Сб.науч.труд. ТашГТУ, стр.62-66,1993.

9. У.Х.Курбонова . 5i<S> намунапарида инфрапаст частотали токларнинг вужудга келиш шароитига ва ток бекарорлик параметрларига магнит майдон таъсирини урганиш. //Сб.науч.труд.ТашГТУ, стр.106-111,1993.

Ю.Курбанова У.Х. Некоторые особенности низкочастотных осцилляции тока в кремнии компенсированного глубокими центрами серы. //Труды асп.ТашГТУ Ташкент,стр.81.1993.

И.Курбанова У.Х. Кинетика релаксация ОП. //Труды асп.ТашГТУ Ташкент, стр.90. 1993.

12.Бахадырхонов М.К., Аскаров Ш.И., Курбанова У.Х.,Илиев Х.М., Шарипов Б.Ш. Оптоэлектронный датчик механических величин. // Тез докл.II науч.конф-Ашгабад, 23-25 октябр.1991.

13.Курбанова У.Х., Хамидов А. Исследование влияния ОУД на параметры РВ в образцах кремния. //Меж.конф."Новь;е материалы и приборы ". АН РУз НПО "Физика-Солнце" г.Ташкент.2-4 ноябрь, 1994.

14.3икриллаев Н.Ф., Аюпов К.С., Саттаров С., Каршибоев И., Курбанова У.Х. Твердотельные генараторы на основе сильно компенсированных полупроводников, как новый класс приборов функциональной электроники. //Межд.конф.ТашГУ 12.09.1994.

15.Курбанова У.Х. Рекомбинационные волны в образцах Si<S> при наличии магнитного поля. //Тез.докл.пос.4-ой годовщине независимости Руз. ТашГТУ.с.75.1995.

16.Аскаров Ш.И., Курбанова У.Х. Влияние интегрального освещения на условия возбуждения и параметры РВ. //Тез. докл.Меж.конф. 20-22 декабря.ТашГУ.с.85.1995.

17.Курбанова У.Х., Рашидов Ю.Р.Магниточувствительные датчики. /ЛГез.докл.Конф.ТашГУ 1996.

Олтингугурт билан легирланиб, компенсацияланган кремнийдагн автотебранншлар жараени.

Курбанова У.Х.

Кискача мазмуии

Мазкур иш олтингугурт билан легирланиб компенсацияланган кремнийдаги автотебранншлар жараенини урганишга багишланаган.

Хозирги шароитдан, электрон техникаси материалларига киритилган баъзи киришмалар тургун холатларда булмаганлари учун улардан тавсифлари узгармас булган янги турдаги ярим утказгичли асбоблар ясаш имкониятларини бермайди. Бу борада, олтингугурт атомлари билан легирланиб компенсацияланган ва ута компенсацияланган кремний намуналарининг физикавий хусусиятларини урганиш маълум кнзикиш уйготади. Диссертацияда урганилган илмий изланншларнинг киймати ва янгилиги куйидагилардан иборатдир:

1. Керакли электрофизик катталнкларга эга булган олтингугурт билан легирланиб, компенсацияланган ва ута компенсанцияланган кремний намуналарнни олиш технологиям яратилди.

2. намуналарида биринчи маротаба рекомбинацнон тулкинлар туридагн автотебранншлар хосил килинди. Зк5> намуналарининг солиштирма каршилигига, автотебранишларни хосил булиши, амплитудаси ва частотасининг богликлик конуниятлари урганилди, бу уз навбатида параметрлари осон бошкариладиган мунтазам ва кайта тикланадиган автотебранишларни хосил килиш имкониятларини беради.

3. Параметрларини бошкариш имкониятини берадиган каттик жисмли генераторларни яратиш технологияси яратилди ва ишлайдиган х?.рорат сохаси, чегараси анихланди.

4. ЗкЗ> намуналари асосида сезгирлиги юкори, амплитуда ва частотали чикиш сигналига эга булган мутлако янги турдаги функционал курилмаларинн / магнит майдони, босим ва бошкалар/ яратиш имкониятлари курсатилди. БкБ? намуналаркдаги товуш частотаси сохаснда ток автотебранишларини урганишдаги тажриба натижалари мавжуд назария билан таккосланган.

Хона хароратл атрофида ишлайдиган янги турдаги босимни, магнит майдонини, хароратнн улчайдиган курилмалар ва товуш частотаси сохасида ишлайдиган каттик жисмли генераторлар яратиш имкониятлари тахлиф килинган.

Диссертацияга киритилган тажриба натижалари ДФТКнинг фундаментал илмии нзланишларни 2ф. 1.2.6. "Компенсацияланган ярим утказгичлар физикаси урганиш ва уларни злектроникада куллаш" мавзусига киритилган.

Auto- oscillatory processes in compensated silicon, doped with sulphur.

Kurbanova U.Kh, Resume

The work is devoted to the auto-oscillatory processes in compensated silicon doped with siiphur.

Presently, the unstable condition of some admixture does not allow to use them in devoloping new semiconductor devices with stable parameters. This plan present a certain interest to study the physical characteristics of compensated and recompensated samples Si<S> with the given parameters. The value of the work and its novelty is concluded as following:

1. Designed the technology for getting compensated and recompensated silicon, doped with sulphur along with the given electrophysical parameters.

2. Firstly, the auto-oscillatory current of the RW type are discovered in the samples Si<S>. The regularities of changing the parameters are installed and the conditions of the excitation of auto-oscillatory current depending on the resistance in Si<S>, which allows to get reproducible and regular current auto-fluctuations with controlled parameters.

3. Designed optimum technology of making the solid generator with controlled parameters, and the warm-up area of the working generators is determined as well.

4. The possibility of creation of the principle new type of functional sensors of magnetic field are shown, the pressures with amplitude-frequency output signal on the Si<S> basis, with high sensitivity.

In this work are cited given experimental studies of auto-oscillations current of sound frequencies in Si<S>, samples and their collation with the theory. The possibility of the creation of principle new sensors of pessure, magnetic field, temperatures and solid generators of sound frequencies working at room temperature.

In the dissertational work greater amount of experiments were executed, and received results are enclosed in the theory of research work as well, as the priority direction of fundamental study of GKNT 2f. 1.2.6."Experimental physics of compensated semiconductors and their application in electronics"".

Подписано в печать 04.11.98. формат 60x84'/16, оперативная печать, бумага № 1, усл. п. л. 1. уч.изд.л., тираж 100, заказ №710. Отпечатано в типографии ТашГТУ. Ташкент, Вузгородок, ул. Талабалар, 54.