Измерение проводимости кремния с помощью частотных характеристик пропускания миллиметровых волн

Abstract

Известно, что измерения интенсивности СВЧ-излучения, прошедшего через полупроводниковую пластину, дают информацию о проводимости зондируемой среды. Коэффициент пропускания СВЧ-излучения полупроводника зависит от его диэлектрической проницаемости и удельной проводимости. Выполненные в данной работе расчеты показывают, что для полупроводников широкого применения с проводимостью σ > 30 См/м можно выделить диапазон частот в области 20–80 ГГц, на котором зависимость коэффициента пропускания от частоты зондирующего излучения будет близка к линейной. Удельная проводимость определяется по наклону этой зависимости. Из сравнения данных, полученных для пластин различной толщины, установлено, что на результат измерения значительное влияние оказывают многократные внутренние отражения от граней образца, если длина волны становится сравнимой с его толщиной. Наряду с этим возможно образование стоячей волны, в результате чего возникает дополнительное интерференционное гашение излучения. Значения удельной проводимости, полученные с помощью линейных участков частотных характеристик в диапазоне 40–75 ГГц, хорошо согласуются с расчетными данными собственной проводимости образца при температурах порядка комнатной в предположении, что концентрация носителей заряда подчиняется больцмановскому распределению