интенсивнее рассеиваться на металлических фазах. Поэтому анизотропия теплопроводности % обусловлена рассеянием тепловых частиц-фононов на металлических фазах.
При произвольном направлении формулу управления обобщенной теплопроводности можно написать в виде:
Хр = Х^^Р + %||С082Р.
ВЫВОД
Установлено, что электропроводностью, термо-ЭДС и теплопроводностью микрокомпозитной эвтектики типа "полупроводник—металл" можно управлять, изменяя направление электрического тока, градиент температуры или же тепловой поток, а также направления металлических пластинок.
ЛИТЕРАТУРА
1. Исаков Г. И. Управление тензорезистивными параметрами эвтектической композиции полупроводник-металл // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22, № 24. С. 71—74.
2. Исаков Г. И. Управление сверхпроводимостью эвтектики полупроводник-сверхпроводник // Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29, № 19. С. 40—47.
3. Исаков Г. И. Управление электрическими свойствами эвтектической композиции полупроводник-сверхпроводник // Прикладная физика. 2003. № 6. С. 45—52.
4. Алиев М. И., Исаков Г. И., Исаева Э. А. Теплопроводность эвтектик 1п8Ь—№8Ь и 0а8Ь—У20а5, полученных при различных скоростях роста // ФТП. Т. 30, № 10. С. 1871—1875.
5. Алиев М. И., Абдинова С. Г., Алиев С. А. Кинетические явления в эвтектическом сплаве InSb—NiSb // Изв. АН СССР, сер. Неорганические материалы. 1974. Т. 10, № 5. С. 823—826.
6. Алиев М. И., Исаков Г. И. Электрические свойства эвтектического сплава в системе InSb—YbSb // Изв. АН СССР, сер. Неорганические материалы. 1980. Т. 16, № 5. С. 782.
7. Алиев М. И., Исаков Г. И., Джаббаров Р. М. Электрические свойства GaSb и InSb, легированных Gd и Yb, и эвтектик на их основе / В кн. Физические свойства сложных полупроводников. Баку: Элм, 1982. С. 15—25.
8. Исаков Г. И. Получение эвтектических композиций полупроводник-металл с заданными свойствами // X На цио-нальная конф. по росту кристаллов. М., 2002.
9. Исаков Г. И. Анизотропные эвтектические композиции с управляемыми физическими свойствами // 2-ая Между-нар. конф. по физике кристаллов "Кристаллофизика 21-го века", М., 2003. С. 54—56.
10. Леонов В. В., Чунарев Е. Н., Спектор Ю. Е. / В кн. Физико-химические процессы в гетерогенных системах. Красноярск, 1977. С. 68.
11. Liebman W. К., Miller W. К. Preparation, Phase-Boundary Energies and Thermoelectric Properties of InSb-Sb Eutectic Alloys with Ordered microstructures // J. Appl. Phys. 1963. Vol. 34, № 9. Р. 2653—2659.
12. Оделевский Б. И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. I. Матричные двухфазные системы с невытянутыми включениями // ЖТФ. 1951. Т. 21, № 6. С. 667—677.
Гудрат Исакович Исаков — канд. техн. наук Институт физики
НАН Азербайджана.
в (0099412) 39-34-16
E-mail: gudrat@physics.ab.az □
УДК 621.3.049.77.002
КОНЦЕНТРАЦИОННО-РЕКОМБИНАЦИОННАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МАГНИТОТРАНЗИСТОРА
А. В. Козлов, Р. Д. Тихонов
С помощью приборно-технологического моделирования исследована объемная рекомбина ция и формирование потоков носителей заря да в латеральном биполярном магниточувствительного транзисторе (БМТ), сформированном в кармане при вне шнем соединении подложки с карманом. Показано, что в выбранной структуре БМТ при воздействии магнитного поля возникает отри цательная относительная магниточувствительность по току в результате действия объемного концентрационно-рекомбинационного механизма чувствительности БМТ. Выбраны параметры структуры БМТ, обеспе чивающие повышение относительной чувствительности по току до 1 Т-1 при величине магнитной индукции 1 Т.
В биполярном двухколлекторном магнитотранзи-сторе (БМТ), сформированном в кармане при внешнем соединении подложки с карманом, обнаружено явление отрицательной магниточувствительности [1, 2]. В такой схеме включения разница напряжений на рабочих коллекторах в магнитном поле имеет другой знак по сравнению с БМТ без кармана. Как показано в работах [3, 4] переход карман — подложка, который вводится для создания р-п переходной изоляции БМТ от других элементов интегральной схемы, влияет на режим работы БМТ, т. к. служит третьим коллектором, в который уходит значительная часть инжектированных из эмиттера
электронов и в котором происходит их рекомбинация с дырками.
В данной работе приводятся результаты исследования, проводимого с помощью программ приборно-техноло-гического моделирования фирмы ШЕ АО (Швейцария) распределения концентраций электронов и дырок, а также скорости их рекомбинации в структуре двухколлекторно-го латерального п-р-п БМТ, сформированного в кармане р-типа проводимости на подложке п-типа.
В центре исследуемой структуры в кармане располагается п+ диффузионная область эмиттера, далее от центра — две диффузионные области р-типа, обеспечи-
40
Sensors & Systems • № 8.2004
вающие омический контакт к карману, являющемуся базой транзисторов. Далее за контактами к базе находятся две п+ диффузионные области рабочих коллекторов, а за пределами кармана лежат две п+ диффузионные области, обеспечивающие омический контакт к подложке. Длина всех диффузионных областей равна 80 мкм. Расчеты проводились при напряжении на контактах к базе и к подложке, равном 0,74 В. Напряжение 1,5 В подавалось на рабочие коллекторы. Потенциал эмиттера считался равным нулю. Магнитное поле выбрано с величиной магнитной индукции, равной 1 Тл, и с направлением вектора вдоль электродов.
Отличительными особенностями структуры п-р-п транзистора, составленного из п+ эмиттера, диффузионного р~ кармана, служащего активной базой, подложки, служащей коллектором, является достаточно большая длина базы. Размер активной базы между эмиттером и границей перехода карман — подложка равен 4 мкм, размер пассивной базы между эмиттером и рабочими коллекторами 47 мкм. Легирование подложки донор-
ной примесью имеет концентрацию 1015 см-3. Поверхностная концентрация примеси в диффузионном кармане 1017 см-3.
В работе транзистора с указанными большими размерами активной и пассивной баз важную роль играет процесс рекомбинации инжектированных из эмиттера электронов и дырок, находящихся в базе. Рабочие коллекторы расположены дальше от эмиттера, чем переход карман—подложка, который служит третьим коллектором. На оси симметрии прибора концентрация инжектированных электронов значительно больше концентрации электронов в подложке, поэтому подложка обогащается инжектированными электронами. Большая часть электронов определяет ток подложки, а до рабочих коллекторов доходит малая часть электронов, создающая рабочий ток. Распределение концентрации дырок определяется уровнем легирования кармана акцепторной примесью и количеством дырок, которые компенсируют заряд инжектированных электронов, обеспечивая электронейтральность в диффузионном кармане и в подложке.
Рекомбинация носителей тока по статистике Шок-ли-Рида-Холла зависит от неравновесной концентрации как электронов, так и дырок. Пространственное расположение эмиттера и контактов к карману определяет рекомбинацию, когда дырки создают поток из контактов к карману в сторону центра структуры, где протекает основной поток электронов и происходит интенсивная рекомбинация. Потоки дырок из двух контактов к карману создают два потока дырок с двух сторон от оси симметрии потока электронов и направление всех трех потоков одинаковое — от поверхности прибора в глубину через карман в подложку.
На трехмерной диаграмме рис. 1 (см. вклейку) показана скорость рекомбинации ^С в БМТ, особенностью распределения которой является максимальная
скорость рекомбинации (более 1020 см-3 • с-1) в кармане около эмиттера, т. е. там, где высокое значение имеют концентрации электронов и дырок. После выхода в подложку отчетливо прослеживаются два максимума скорости рекомбинации напротив контактов к базе из-за разделения потока электронов на два потока, идущих к контактам к подложке и наличия двух потоков дырок, идущих от контактов к базе через карман в подложку. Уровень скорости рекомбинации в подложке со-
ставляет порядка 1016—1017 см 3 • с 1, а около рабочих коллекторов менее 1012 см-3 • с-1.
Важно отметить, что при воздействии магнитного поля одинаково направленные потоки электронов и дырок под действием силы Лоренца отклоняются в разные стороны. Поток электронов при выбранном направлении магнитного поля отклоняется в активной базе влево от оси симметрии, а потоки дырок — вправо. Отклонение электронов влево должно приводить к увеличению тока левого рабочего коллектора и уменьшению тока правого рабочего коллектора, что определяет положительный знак магниточувствительности.
Однако кроме отклонения потока электронов происходит и отклонение потоков дырок. Левый поток дырок при отклонении вправо идет навстречу потоку электронов, что определяет увеличение скорости рекомбинации в левой части прибора. Правый поток дырок при отклонении вправо расходится с потоком электронов, что определяет снижение скорости рекомбинации в правой части прибора.
При приложении магнитного поля под действием силы Лоренца происходит перераспределение потоков носителей тока и, соответственно, изменение распределения скорости рекомбинации. По величине это изменение мало даже в сильных магнитных полях, поэтому для определения этого изменения проведено вычитание скоростей рекомбинации, которые имеются в магнитном поле и без приложения магнитного поля. Распределение разности скоростей рекомбинации ^ёС представлено на рис. 2. Объемная диаграмма распределения разности скоростей рекомбинации в диапазоне
-1019...+1019 см-3 • с-1 наглядно демонстрирует, что в большой части кармана слева от оси симметрии скорость рекомбинации увеличивается, а справа падает.
Каким образом изменение скорости рекомбинации влияет на количество электронов, поступающих к рабочим коллекторам, видно из разности концентрации электронов при воздействии магнитного поля и при его отсутствии. На рис. 3 показано распределение в приборе разности концентраций электронов в диапазоне -1014...+1014 см-3, из которого видно сильное изменение концентрации электронов вблизи эмиттера вдоль узкой полосы, прилегающей к оси симметрии. Слева от оси симметрии концентрация электронов увеличивается, а сп
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.