Fizika fakulteti

3. 3. 2 Geometriyalıq magnetoresistor usılı

Bul usıl menen zaryad tasıwshılardıń jıldamlıǵın ólshew (3. 11) shártler (3. 11) ámelge asırılǵanda (3. 10 ) munasábetten paydalanıwǵa tiykarlanǵan.

Eger úlgi qısqa bolsa, Hall maydanı metall elektrodları menen jabıladı hám elektr maydanı úlgi boylap jóneltiriledi, ol halda elektr tokı Hall múyeshi menen elektr maydanınıń baǵdarına qaray oqadi. Bunday halda, magnetoresistansning tásiri (3. 9 ) jy = 0 de materialda ulıwma joq sonda da gúzetiledi. Biraq, eger bul tásir júzege kelse, ol jaǵdayda payda bolǵan magnetoresistentsiya eki tásirdiń kombinatsiyası bolıp tabıladı. Kóp jaǵdaylarda (3. 9 ) tásir geometriyalıq magnetoresistans tásirinen talay kúshsizlew. Mısalı, galyum arsenidida bólme temperaturasında hám magnit induksiyasi 1 T bolsa, pp / p tek 2% ni skólkemlestiredi, Δr / p bolsa shama menen 50% ni skólkemlestiredi.

Geometriyalıq magnetoresistentsiya usılı menen anıqlanǵan Hall zaryad tasıwshısı mn hám mr jıldamlıǵı ortasındaǵı munasábetti kórip shıǵamız.

n-yarım ótkeriwshi: R (0) plastinka formasında úlginiń qarsılıgın, sirt maydanınıń birligi ushın, B = 0 de xarakteristikalasin hám

DR (B) – bul induksiya B bolǵan magnit maydan sebepli bul qarsılıqtıń ózgeriwi, hálsiz magnit maydanlarında (3. 11) ga muwapıq.

(3. 12)

Qayda

(3. 13)

Baylanıs (3. 13) ξ koefficiyentin anıqlawdıń eksperimental múmkinshiligin kórsetedi. Koefficiyenttiń bahaları r hám ag dıń belgili bahalarınan hár qıylı tarqalıw mexanizmleri ushın esaplanadı : turaqlı momentum gevşeme waqtın jaqınlastırıwda b = 1; ph = l, 13 akustikalıq fononlar menen tarqalıwı ushın ; n = 1, 26 nopoklik ionları menen tarqalıwı ushın.

(3. 2) hám (3. 12) ańlatpalar Hall elektr maydanı ámeldegi bolmaǵan halda, sheksiz shama úlgisi ushın ámel etedi. Eger plastinka sheklengen ólshemlerge iye bolsa, ol halda Xall elektr maydanın metall kontaktlari kemrek dárejede basqaradi hám geometriyalıq magnetoresistensiyaning tásiri sheksiz plastinkaǵa salıstırǵanda azayadı. Sonday etip, geometriyalıq magnetoresistansning tásiri úlginiń geometriyalıq ólshemlerine baylanıslı.

Tórtmuyush plastinka formasındaǵı úlgi ushın / funktsiyası kiritiledi, bul Hall EMF dıń kontaktlarning tat basıwına alıp keletuǵın dárejesin esapqa aladı, bul teńlemeden anıqlanadı

(3. 14)

Teńlemediń shep tárepi eksperimental túrde o'lchangan sheklengen ólshewler úlgisiniń salıstırmalı geometriyalıq magnetoresistorini xarakteristikalaydı. Eń ápiwayı jaǵdayda f funktsiyası úlgi uzınlıǵınıń onıń keńligine qatnasına baylanıslı : a / b. A / b <0, 39 ushın keminde 10% anıqlıq menen funktsiya f = 1 – 0, 543 a / b. Qálegen a / b qatnası ushın f funktsiyası ózgeredi hám túrli dárejedegi eljirew waqtıniń ortasha bahalarına baylanıslı boladı. Sonlıqtan, mr jıldamlıǵın tek sferik izoenergiya maydanı bolǵan yarım ótkezgishler ushın anıqlanıwı múmkin.

F funktsiyasınıń bahaları basqa konfiguratsiya úlgileri ushın esaplab shıǵılǵan, tek eki qatlamlı yarım ótkeriwshi imaratlarınıń bir bólegin quraytuǵın joqarı qarsılıq qatlamlarında zaryad tasıwshılardıń jıldamlıǵın ólshew ushın isletiletuǵın eki tegis parallel kontaktli plitalar bunnan tısqarı.

n-n + hám n + -n-n + - túri. Bul strukturalar ushın Hall effekti járdeminde zaryad tasıwshılardıń jıldamlıǵın ólshew salmaqli doplangan substratning manyovr tásiri sebepli ámelge asırilmaydi. Geometriyalıq magnetoresistans usılı menen jıldamlıqtı ólshewde joqarı anıqlıqtı támiyinlew ushın úlgi tómen qarsılıqlı kontaktlarga ıyelewi kerek.

Forma : 3. 4.- eksperimental ǵárezlilik ΔR (B) / R (0)

Galliy arsenid úlgisi ushın B2 den mn = 5840 sm2 / (V * s)

Kontakt qarsılıgı magnetoresistor R (0) úlgisine tásir etpese de, bul o'lchangan tasıwshınıń jıldamlıǵın tómen bahalaydı, yaǵnıy. Sistematik qátelikti keltirip shıǵaradı.

Úlgi ishindegi pataslıq konsentraciyasınıń elektr maydanı baǵdarı boyınsha gradyani magnetoresistansda hesh qanday ózgerislerge alıp kelmewi teoriyalıq tárepten tastıyıqlanǵan. Magnit maydan ámeldegi bolǵanda da, joq bolǵanda da úlgi qarsılıgı úlginiń ortasha qarsılıgına proporcional bolıp tabıladı. Bul, mısalı, epitaksial texnologiya járdeminde etilgen qatlamlar ushın zárúrli bolıp tabıladı.

Magnit maydandı elektr maydanınıń baǵdarı yamasa baylanıs tegisligine salıstırǵanda jóneltiriw talapları júdá qattı emes. Mısalı, magnit maydan 26 ° ga búrilganda, jıldamlıqtı ólshew degi qátelik 30% ten aspaydı.

Magnit maydanda úlginiń qarsılıgın ólshew ushın turaqlı jáne ózgeriwshen ózgeriwshen kópirli sxemalar qollanıladı. Ólshewler jaǵdaydı esapqa alǵan halda magnit induksiyaning túrli bahalarında ámelge asıriladı

Bunday halda, DR (B) / R (0) sızıqlı túrde B2 ge baylanıslı (2. 17-súwret). (3. 12) hám (3. 14) ga muwapıq

Elektron kvadrattı ekstraktsiya qılıw sxemasınan paydalanǵan halda, kópir shınjırınıń shıǵıw signalı zaryad tasıwshılardıń jıldamlıǵına tuwrıdan-tuwrı proporcional túrde ámelge asırılıwı múmkin, bul bolsa jıldamlıqtı geometriyalıq magnetoresistance usılı menen ólshew ushın tuwrıdan-tuwrı oqıw úskenelerin islep shıǵıwǵa múmkinshilik beredi.

Juwmaq:

Kurs jumısın juwmaqlar ekenmen, sonı atap ótiw kerek, aldımga qoyılǵan barlıq maqsetler ámelge asırıldı :

• yarım ótkezgish materiallarınıń tiykarǵı ózgeshelikleri menen shuǵıllanatuǵın bólim boyınsha bilimlerdi tereńlestiriw;

• AIIIBV tipidagi yarım ótkezgishli birikpelerdiń qásiyetlerin kórip shıǵıw hám úyreniw;

• zaryad tasıwshısı háreketleniw usılların, sonıń menen birge yarım ótkezgishlerde galvanomagnitik hádiyselerdiń mánisin úyreniw

Hall effekti yarım ótkezgishli apparatlardıń xarakteristikaları usılı (ótkezgishlik túri, tasıwshılardıń kontsentratsiyası hám jıldamlıǵı ) hám texnikalıq qollanılıwın tapqan bir qatar apparatlardıń islew principi retinde qızıqlı. Yarım ótkezgishlerde zaryad tasıwshılardıń jıldamlıǵına baylanıslılıǵın da kórdik.

Yarım ótkezgishli materiallar yarım ótkezgishli apparatlar hám mikroelektronik apparatlar islep shıǵarıw ushın isletiledi. Yarım ótkezgishlerdiń elektrofizik qásiyetleriniń qásiyetleri baylaw kúshlerdiń tábiyaatı menen belgilenedi. Yarım ótkezgish materialınıń jaramlılıǵı onıń kristallı dúzilisine, bandgap aralıǵına, nopoklik dárejeleriniń jaǵdayına hám nopoklik muǵdarı bólistiriwiniń birdeyligine baylanıslı. Yarım ótkezgishli materiallardıń optikalıq, termal, termoelektrik hám elektr qásiyetleri tayın ónimdiń islew qásiyetlerin anıqlaydı. Elektr ótkezgishligi túri, kiritilgen nopoklikning kontsentratsiyası, jıldamlıǵı hám zaryad tasıwshılardıń islew múddeti sıyaqlı ayrıqshalıqlarǵa arnawlı talaplar qóyıladı.