Введение
1. Основные закономерности винтовой неустойчивости полупроводниковой плазмы 16
1.1. Введение 16
1.2 Общие принципы теоретического исследования винтовой неустойчивости 18
1.2.1. Плазма в прлупроводниках 18
1.2.2. Основные приближения теории винтовой неустойчивости 20
1.3. Винтовая неустойчивость на пороге возбуждения. Линейные свойства 25
1.3.1 ПВН. Приближение бесконечно длинного образца 25
1.3.1.1 ПВН в равновесной плазме 25
1.3.1.2 ПВН в инжектированной плазме 28
1.3.2 ОВН. Приближение бесконечно длинного образца 29
1.3.3 ОВН в образцах конечной длины 32
1.4. Винтовая неустойчивость при выходе за порог возбуждения. Нелинейные свойства 42
1.5. Экспериментальные исследования осциллисторного эффекта в кремнии 48
1.6. Практическое использование осциллистора 52
1.6.1. Полупроводниковые приборы различного назначения 52
1.6.2. Чувствительные элементы и датчики с частотным выходом - принцип действия, основные достоинства 53
1.6.3. Чувствительные элементы с частотным выходом на основе осциллистора. 55
1.7. Выводы и постановка задачи 57
2. Технология изготовления образцов и методики исследования 60
2.1. Технология изготовления кремниевых и+-я-/7+-структур 60
2.2 Методики исследования электрических характеристик п+ - п -//-структур 62
2.2.1. Методики измерения магнитной индукции. Источники магнитного поля. 63
2.2.2. Методики измерения температуры. Термостатирующее оборудование, 63
2.2.3. Методика измерений вольт-амперных характеристик 65
2.2.4. Методики измерения времени жизни избыточных носителей заряда в тс-области п+ - % -//-структур 66
2.2.5. Методики измерения пороговых и надпороговых характеристик винтовой неустойчивости полупроводниковой плазмы в осциллисторах 68
2.2.6. Оценка погрешностей измерения 70
3. Механизмы переноса заряда в кремниевых п+ - к -//-структурах 74
3.1. Результаты эксперимента 74
3.2. Температурная зависимость равновесных удельной проводимости, концентрации носителей заряда и уровня Ферми 81
3.3. Механизм переноса заряда в образцах с dz > 0,145 см 87
3.4. Механизм переноса заряда для образцов с d2 < 0.085см 93
4. Пороговые и надпороговые характеристики винтовой неустойчивости полупроводниковой плазмы в кремниевых осциллисторах 99
4.1. Зависимости напряженности порогового электрического поля, порогового тока и мощности от магнитной индукции, температуры и длины л>области. 99
4.1.1. Зависимость пороговых напряжения, напряженности электрического поля, силы тока и мощности от магнитной индукции и температуры 99
4.1.1.1 Результаты эксперимента 99
4.1.1.2 Обсуждение экспериментальных данных 106
4.1.2. Относительный градиент концентрации носителей заряда 111
4.1.3. Зависимость пороговых параметров от длины осциллистора 114
4.2. Пороговая частота винтовой неустойчивости полупроводниковой плазмы в кремниевых осциллисторах 117
4.2.1. Результаты эксперимента 117
4.2.2. Зависимость пороговой частоты от напряженности порогового электрического поля и магнитной индукции 119
4.2.3. Температурная зависимость пороговой частоты 122
4.2.4. Зависимость пороговой частоты от длины осциллистора 123
4.3. Характеристики винтовой неустойчивости полупроводниковой плазмы при выходе за порог возбуждения 124
4.3.1 Зависимости амплитуды и частоты колебаний тока и потенциала на гранях образцов от напряженности электрического поля при В = const 125
4.3.2 Влияние температуры на зависимости амплитуды и частоты колебаний тока от напряженности электрического поля. 128
4.3.3 Зависимости амплитуды и частоты колебаний тока и сопротивления п - области от магнитной индукции при /= const или Ш— const 130
4.3.4 Влияние температуры на зависимости амплитуды и частоты колебаний тока и сопротивления я - области от магнитной индукции 134
4.3.5 Обсуждение результатов. 136
4.3.5.1 Температурная зависимость амплитуды переменного тока 136
4.3.5.2 Зависимость амплитуды колебаний тока от длины образца dz. 140
4.3.5.3 Зависимость частоты колебаний тока от напряженности электрического поля и температуры. 142
4.3.5.4 Зависимость сопротивления п - области от магнитной индукции. 143
4.4. Выводы 144
5. Приборы на основе кремниевых осциллисторов 147
5.1. Магниточувствительный элемент с частотным выходом 148
5.2, Термочувствительный элемент с частотным выходом 150
5.3. Пороговый термочувствительный элемент 156
5.4. Генератор ВЧ колебаний 156
5.5. Резистивночувствительный элемент с частотным выходом 158
5.6. Выводы 160
Заключение 163
Список литературы 16 8
