Ein kapazitives Verfahren zur Leitfähigkeitsmessung an Halbleitern bei tiefen Temperaturen (2,3 K bis 300 K)

Übersicht

Zur Leitfähigkeitsmessung an plättchenförmigen Halbleiterproben bei tiefen Temperaturen wurde ein Wechselstromverfahren entwickelt, bei dem die Stromeinspeisung kapazitiv über zylindrische Koppelektroden (2 mm Ø) erfolgt. Zur Leitfähigkeitsbestimmung dienen selbstabgleichende Meßoszillatoren, deren Frequenz sich umgekehrt proportional zum Probenwiderstand einstellt. Mit Meßfrequenzen von 2 Hz bis 200 MHz können je nach Probenabmessungen spezifische Widerstände von 5 Ωcm bis 10¹⁰ Ωcm erfaßt werden. Leitfähigkeitsmessungen in Abhängigkeit von der Temperatur, vom Ort und von der elektrischen und magnetischen Feldstärke wurden an Proben von Ge, Si und GaAs durchgeführt und mit Gleichstromkontrollmessungen an kontaktierten Proben verglichen, wobei sich zufriedenstellende Übereinstimmung ergab.

Contents

For low temperature resistivity measurements of semiconductor wafers an ac-method has been developed that uses cylindrical electrodes of 2 mm diameter as capacitive contacts. The semiconductor resistivity is determined from the frequency of oscillator circuits, which adjust their frequency inversely proportional to the specimen resistance. The frequency range from 2 Hz to 200 MHz corresponds to a resistivity range from 5 Ωcm to 10¹⁰ Ωcm depending on the size of the specimen. Low temperature measurements of the resistivity, the local resistivity distribution and the magnetoresistance and investigations of hot electron effects have been carried out between 2,3 K and 300 K with several semiconductor crystals of Ge, Si and GaAs and have been compared with common dc-measurements on samples with ohmic contacts. The results are in satisfactory agreement.