Ячейка для снятия фоторезистивных свойств полупроводников

Полезная модель относится к полупроводниковым приборам, в частности к устройствам для снятия спектра фоточувствительности полупроводниковых кристаллов.
Известен «Конденсатор эффекта поля», включающий стеклянную пластину, на которую со стороны полупрозрачного проводящего слоя SnO2 приложена П-образная пластина таким образом, что отверстия в них совпадают, а медный слой располагается с противоположной от стеклянной пластины стороне, на П-образной пластине закреплены посредством пайки две наплавки, к ним посредством винтового соединения прикреплены держатели прижимных пластин, к держателям припаяны прижимные пластины, к каждой прижимной пластине припаивается металлический прижимной ус, в прижимную пластину ввинчиваются поворотные и прижимные винты, на стеклянной пластине в центре, со стороны полупрозрачного проводящего слоя SnO2, крепится с помощью клея тонкая слюдяная пластинка, имеющая размеры 1 см × 1 см (патент RU №142318, дата публикации 27.06.2014 г.). Данный аналог принят в качестве прототипа.
К недостаткам такой конструкции можно отнести чрезмерную сложность, так как она подразумевает при ее изготовлении наносить тонкий слой SnO2 на стеклянную поверхность. Кроме того, при освещении образца через стеклянную поверхность во время снятия спектров фотопроводимости слой SnO2, а также стекло оказывают искажения на облучаемый свет, так как имеют свой спектр поглощения, и не позволяют работать во всем интервале спектра, в частности в ультрафиолете.
Задача, на решение которой направленно изобретение: простая конструкция для снятия спектров (тонких структур) фотопроводимости с образцов полупроводниковых кристаллов малых и средних размеров без склейки образцов к электродам.
Технический результат - снятие спектров (тонких структур) фотопроводимости с образцов полупроводниковых кристаллов малых и средних размеров без их приклеивания, позволяя освещать полупроводник как со стороны электродов.
Указанный технический результат достигается посредством того, что ячейка для снятия фоторезистивных свойств полупроводников, состоящая из стеклотекстолитовой пластины (подложка) с медной фольгой, на которой закреплены посредством пайки две наплавки, винтами фиксации, поворотные винты, прижимные винты, прижимные усы. При этом держатели прижимной пластины и прижимные пластины имеют другую форму, более удобную для фиксации образцов. А стеклотекстолитовая пластина имеет вырез посередине, благодаря которому после использования образцов при низких температурах конденсированная на образце влага не скапливается между образцом и пластиной.
Следствием такой конструкции будет изменение оптических и фотоэлектрических свойств тонких и мелких образцов полупроводника без применения клеящих компонентов.
На чертеже изображена ячейка, состоящая из следующих элементов: стеклотекстолитовая пластина (подложка) (1), медная фольга (2), наплавки (3), держатель прижимной пластины (4), прижимные пластины (5), прижимной ус (6), винт фиксации (7), прижимные винты (8), поворотные винты (9).
На односторонне фольгированном прямоугольном стеклотекстолитовом основании частично вытравлен медный слой фольги, затем путем фрезерования сделан сквозной проем (детали 1 и 2). Далее на медном слое стеклотекстолитовой пластины (2) закреплены посредством пайки две наплавки (3). К ним посредством винта (7) прикреплены держатели прижимных пластин (4). К держателям припаяны прижимные пластины (5). К каждой прижимной пластине припаивается бронзовый прижимной ус (6). В держатели прижимной пластины ввинчиваются поворотные (9) и прижимные (5) винты.
Первоначально нарезаются прямоугольные пластины из односторонне фольгированного стеклотекстолита со сторонами 3 на 3 см. Затем в них путем фрезерования делается сквозной вырез, размеры которого зависят от размеров образцов, и высверливаются выемки под винт. Далее происходит травление в растворе хлорного железа, те участки, где медный слой не должен быть протравлен, предварительно закрашивали нитрокраской. После травления нитрокраска удаляется.
Изготовление держателей прижимных пластин происходило следующим образом.
Нарезались прямоугольные заготовки из латуни или меди со сторонами 5 на 20 мм и толщиной 1 мм. Они зажимаются в тисках и изгибаются. Сверлятся три отверстия под прижимной и поворотный винты и винт фиксации к наплавке. Далее в них нарезается резьба.
Наплавки изготавливались так: из латунных или медных полос толщиной 1 мм нарезались квадраты со стороной 7 мм, в них посередине сверлилось отверстие диаметром 1 мм, в нем нарезалась резьба под винт фиксации к наплавке.
Нарезание прижимных пластин производилось из тонких латунных полосок толщиной 1 мм. Размер пластин: 5 мм на 20 мм.
Для изготовления прижимных усов использовалась пружинная пластина, аналогичная используемым в стрелочных приборах. Далее она распрямлялась и нарезалась по 1 см. Их ширина 2 мм.
Работа устройства:
Подготовка исследуемого полупроводника для измерений.
Образец должен иметь форму пластинки. Толщина кристалла не должна превышать 2 мм, а его длина и ширина ограничены размером стеклотекстолитовой пластины (ее протравленной части). Например, в проводимых нами экспериментах применялись образцы с длиной и шириной примерно 4 × 1,5 мм.
Крепление образца в полевую ячейку.
Исследуемый кристалл должен иметь форму пластинки с плоской поверхностью. Толщина кристалла до 2 мм, а его длина и ширина ограничены размером применяемой слюдяной пленки, которая прикрепляется к стеклянной пластинке полевой ячейки со стороны проводящего слоя SnO2. Например, в проводимых нами экспериментах применялись образцы с длиной и шириной примерно 4 × 1,5 мм. Исследуемый кристалл ложится на поверхность пластины (1). Посредством поворота вокруг фиксирующих винтов (7), прижимной ус поворачивается так, чтобы располагаться по краям кристалла в области, где нанесены омические контакты. Посредством зажима прижимным винтом образец прижимается к поверхности пластины (1) прижимными усами (6). Кристалл может освещаться монохроматическим светом как со стороны прижимных усов (контактов), так и со стороны сквозного отверстия пластины. Таким образом происходит изменение фотопроводимости в зависимости от частоты падающего на него света.
Ячейка с образцом (кристаллом) устанавливается на оптическую скамью установки в криостат. Зондирующее излучение от монохроматора должно падать на образец. После этого в криостат заливается жидкий азот и производится измерение спектров фотопроводимости.