П’єзоопір у тонких шарах і мікрокристалах кремнію та германію р-типу провідності і сенсори на їх основі - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукПєзоопір у тонких шарах і мікрокристалах кремнію та германію р-типу провідності і сенсори на їх основі. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. Дисертацію присвячено комплексному експериментальному і теоретичному вивченню пєзоопору в Si та Ge р-типу провідності для розробки на цій основі сенсорів механічних величин. Досліджено пєзоопір в широкому діапазоні різнополярних деформацій-1,2 %... 1% і визначені деформаційні залежності їх констант пєзо-та еластоопору.При цьому на даний час кремній р-типу провідності є основним активним матеріалом сенсорів механічних величин, що зумовлено лінійністю його деформаційних характеристик порівняно з матеріалом n-типу. Це пояснюється відносною зручністю побудови моделей при вивченні впливу одновісного напруженого деформування (ОНД) на еквівалентні долини в низькосиметричних точках зони Бріллюена (ЗБ): дозволеністю лінійного деформаційного потенціалу DEL ~ e та повязаною з цим можливістю лінійних залежностей міждолинного перерозподілу електронів з деформацією e. Дослідження виконувались за планом науково-дослідної роботи ДУ "Львівська політехніка" відповідно до напрямків науково-дослідних робіт кафедри напівпровідникової електроніки за програмою Міносвіти України: "Створення багато-функціональних мікроелектронних сенсорів на основі рекристалізованих шарів полікремнію та напівпровідникових мікрокристалів" (шифр Полісенсор), програмою ДКНТ України "Застосування технології лазерної рекристалізації шарів полікремнію на діелектрику для створення інтегральних приладів мікромеханіки та оптоелектроніки" (шифр 04.01.01/015-95) та госпдоговірних робіт. Досягнення мети вимагало розвязання таких завдань: проведення теоретико-групової класифікації деформаційних ефектів в алмазоподібних напівпровідниках і встановлення на цій основі дозволених фізичних моделей пєзорезистивного ефекту в p-Si та p-Ge; Уперше експериментально досліджено пєзоопір у кремнію та германію р-типу в широкому діапазоні різнополярних ОНД деформацій-1,2% ... 1% і визначено деформаційні залежності їх констант пєзо-та еластоопору.Здійснено макроскопічний (феноменологічний) опис впливу деформації на ефекти переносу в напівпровідниках, розроблена теоретико-групова класифікація деформаційних ефектів переносу в алмазоподібних напівпровідниках з точковими кубічними групами Td та Oh. 1 випливає, зокрема, що у Si та Ge довільні скалярні величини в точці G (зсуви енергетичних зон, перерозподіл концентрацій носіїв і т. п.) не можуть мати лінійних членів відносно анізотропної (девіаторної частини) деформації: T(22 )(e) = Dev e = e - 1/3Sp e.(4) У Si вплив so-зони на розщеплення зон проявляється в значних відхиленнях від співвідношення (12) та нелінійному зростанні Dso з деформацію. У третьому розділі проведено аналіз відомих експериментальних та теоретичних результатів дослідження пєзоопору монокристалічного Si та Ge р-типу провідності, з якого зроблено висновок, що основним результатом дії деформації на опір цих напівпровідників є виникнення анізотропії при майже незмінній скалярній частині опору. На відміну від вищенаведених мас, поведінка ефективних мас швидкості якісно змінюється зі зміною знака деформації: вони значною мірою залежать від енергії та деформації лише при ОНД розтягу і майже постійні при деформації стиску.