|
|
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.
, 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.
, где
n – концентрация носителей заряда в материале; mn – подвижность электронов. Согласно литературным данным, подвижность [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 проводимость, ом-1 м-1
Концентрация носителей, м-3
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
Рисунок 3.1.1.1. Темновая вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия (образец №1) при различных полярностях приложенного напряжения.
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.
, где
RT – темновое сопротивление образца, Rñâ – его сопротивление при освещении.
Коцентрация неравновесных носителей заряда определяется из значения фотопроводимости образца и подвижности носителей заряда:
, где
sсв – фотопроводимость образца, mn – 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
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.