Термo-ЭДМ әдісімен төсемелердің өткізгіштік типін анықтау

Термо-ЭДМ ә дісі, зерттелетін жартылай ө ткізгішпен бірге 50–70°C –қ а дейін қ ыздырылғ ан зонд енгізіледі жә не термо-ЭДМ таң басы анық талаумен тұ жырымдалады. Аталғ ан ә діспен ө ткізгіштік типінің анық талуы кезінде, термо-ЭДМ таң басы жә не шамасы нақ ты анық талатын, легрлеуші қ оспаның концентрациясы туралы сұ рақ туындайды. Осы кезде екі шекті жағ ыдайды қ арастыруғ а болады: легрлеуші қ оспаның концентрациясы ө те аз, ол шамамен ө зіндік жартылай ө ткізгішке сә йкес келеді, жә не легрлеуші қ оспаның концентрациясы, жуық тап металлмен сә йкес келетін ө те кө п.

Термо-ЭДМ туындай механизмін қ арастырамыз. Жартылай ө ткізгішке ыстық зондтың жақ ындауының соң ында температура градиенті туындайды. Осының ә серінен ү лгіде орташа энергиямен градиент жә не заряд тасымалдаушының концентрация градиенті туындайды. Бұ л заряд тасымалдаушының диффузиялық ағ ынының туындауына келеді, яғ ни токтің туындауына. Заряд тасымалдаушының бө ліну нә тижесінде, ү лгінің ішіне, заряд тасымалдаушының ағ ынын тә ркілеуді туғ ызатын, электрлік ө ріс тү зіледі. Ыстық зонд жә не ү лгінің суық бө лігі арасында потенциалдары айырымы туындайды. (1) формулағ а сә йкес жартылай ө ткізгіштің термo-ЭДC екі жіктеумен анық талады, олардың ә рқ айсысы, электрондар мен тесіктермен енгізілетін бө лімшеге сә йкес келеді.

Ү лгінің қ ыздырылғ ан аумағ ындағ ы электронды жартылай ө ткізгіш жағ ыдайында оң кө лемді заряд туындайды, саң ылаулы жартылау ө ткізгіште керісінше.

, (1)

мұ ндағ ы a – қ ашық термo-ЭДC;

Nc, Nv – ө ткізу аумағ ындағ ы жә не валентті аумақ тағ ы тиімді тығ ыздық жағ ыдайы;

k – Бoльцмaн тұ рақ тысы;

п, р – саң ылаулар мен электрондар кoнцентрaциясы;

μ n, μ р – саң ылаулар мен электрондардың қ озғ алғ ыштығ ы;

е – элементaрлы зaряд.

Ө зіндік жартылай ө ткізгіш ү шін термo-ЭДC шамасы тыйым салынғ ан аумақ тың енімен жә не саң ылаулар мен электрондардың қ озғ алу қ атынасымен анық талады. Ә лсіз легірленген ү лгінің ө ткзіу тү рін анық тау кезінде келесі себеппен байланысты мә селе туындауы мү мкін. Алайда электрондардың қ озғ алғ ыштығ ы саң ылаулардың қ озғ алғ ыштығ ынан жоғ ары, онда ө зіндің жартылай ө ткізгішдің термo-ЭДC таң басы электронды жартылай ө ткізгіштің будет термo-ЭДC таң басына сә йкес келетін болады. Сол ү шін ә лсіз легірлеген жартылай ө ткізгіштің типін анық тау кезінде қ ателік туындауы мү мкін.

(1) формулағ а сә йкес термo-ЭДC шамасы тасымалдаушылардың концентрациясынан ғ ана тә уелді емес, сондай ақ олардың қ озғ алғ ыштығ ына тә уелді. Алайда электрoндардың козғ алғ ыштығ ы, саң ылаулардың қ озғ алғ ыштығ ынан ү лкен, кейбір температура кезінде бұ л қ ашық термo-ЭДC таң басының инверсиясына алып келеді. Бұ л тө мен легірлеу дә режелі жартылай ө ткізгіштерде байқ алады.

Осының ізімен, осындай жағ ыдайларда термo-ЭДC таң басы бойынша жартылай ө ткізгіштердің типін анық тау мү мкін емес [1].