ГОСТ 25948-83

ГОСТ 25948–83 (СТ СЭВ 3910−82) 単結晶ガリウム砒素およびリン化ガリウム。比抵抗およびホール係数の測定（改正第1号を含む）

ГОСТ 25948−83
(СТ СЭВ 3910−82)

グループ B09
ソビエト連邦 国家規格

単結晶ガリウム砒素およびリン化ガリウム

比抵抗およびホール係数の測定

Monocrystal gallium arsenide and gallium phosphide. Measurement of specific electric resistance and Hall-coefficient（単結晶ガリウム砒素およびリン化ガリウム。比抵抗およびホール係数の測定）

ОКСТУ 1772

有効期間：01.01.85より
〜01.01.90*
________________________________
* 有効期間の制限は、国家間規格・計量・認証評議会の議事録 N 4−93 により解除された（ИУС N 4、1994年）。— データベース作成者の注。

作成：ソビエト連邦 有色金属冶金省

実施者

A. V. エリューチン, N. N. ソロヴィョフ, N. I. スチュコワ, V. M. ミハイロフ

提出：ソビエト連邦 有色金属冶金省

評議会メンバー A. P. スヌルニコフ

1983年10月28日付、ソ連国家規格委員会決定 № 5178 により承認・施行

改正第1号は、1989年3月22日付ソ連国家規格委員会決定 № 606 により承認され、1990年01月01日から施行

改正第1号は、ИУС N 6、1989年の本文に基づきデータベース作成者によって追加された


本規格は、単結晶ガリウム砒素およびリン化ガリウムの比抵抗が 10から 10Ω·cm の範囲にある半導体材料について、比抵抗およびホール係数の測定方法、導電型の判定、主要電荷担体の濃度およびホール移動度の決定方法を規定する。

本規格は完全に СТ СЭВ 3910−82 に準拠する。

(改訂版、改正第1号)。

1. 方法の要旨

1.1. 比抵抗の測定は、この電場によって生じる縦方向の電場 と、その電場によって生じる電流密度 の測定に基づく。

1.2. ホール係数の測定は、磁束密度が の磁場中に置かれた半導体に、磁場に垂直な方向に電流密度 が流れるときに発生する横方向の電場 の測定に基づく。

1.3. 半導体材料の導電型は、図1に従いホール起電力の符号によって決定する。

(改訂版、改正第1号)。

図1*

_______________
* 図1。（改訂版、改正第1号）。

1.4. 主要電荷担体の濃度および移動度は、比抵抗およびホール係数の測定データに基づいて計算により求める。

2. 装置

2.1. 比抵抗およびホール係数を測定する装置の構成図を図2に示す。

1 — 測定試料; 2 — 磁石; 3 — 直流電源; 4 — 測定器; 5 — 切替装置

図2

2.1.1.

測定装置は認定されていなければならない。基本的な相対誤差は、比抵抗が Ω·cm の試料の検査において、比抵抗の測定で±5%およびホール係数で±8%を超えてはならない。比抵抗が Ω·cm の試料の検査においては、それぞれ±12%および±15%を超えてはならない。

2.1.2. 本規格に示されたアルゴリズムに従い、自動化手段を用いて測定および結果処理を行うことが許される。特に、項 2.1.1. の要求が満たされる条件で、装置タイプ「ホール-100」、「ホール-200」の使用が認められる。

2.1.1、2.1.2.（追加導入、変更 N 1）。

2.2. 測定材料のパラメータに応じた構成図要素の要求事項は表1−2に示す。

2.2.1. 逆極性に切り替え可能な磁場を生成する磁石は表1の要求を満たさなければならない。

表1

注記. 主要担体濃度が1·10cmを超えるガリウム砒素の…型導電性におけるホール係数の測定は、Bの値を0.7 T以上とする。

表2

2.2.1, 2.2.2.（改訂版、変更 N 1）。

2.2.3. 電圧測定器は表2の要件を満たさなければならない。

電圧測定の誤差は、比抵抗が Ω·cm の材料を検査する場合は1%を超えてはならず、比抵抗が Ω·cm の半絶縁材料を検査する場合は2.5%を超えてはならない。

2.2.4. 切替装置は、1個の試料を検査する際に1台の測定器を用いて測定操作を行えるようにしなければならない。切替装置の接点の絶縁抵抗の値は、測定器の入力電気抵抗以上でなければならない。

2.2.3, 2.2.4.（改訂版、変更 N 1）。

2.3. 補助機器

2.3.1. 試料ホルダは次を確保しなければならない：

試料面が磁場の方向に対して垂直であること（垂直からのずれは±3°以内）；

2.3.2 Микрометр или другой инструмент для измерения толщины образца с погрешностью не более 1·10см и с погрешностью не более 3·10см для измерения толщины 0,06 см.

2.3.3. (Исключен, Изм. N 1).

2.3.4. Прибор для измерения абсолютного значения, магнитной индукции с погрешностью не более 2%.

2.3.5. Термометр с погрешностью измерения не более 0,5 К.

3. МЕТОДЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

3.1. Измерения проводят на образцах в виде плоскопараллельных пластин в форме квадрата (черт.3) или произвольной формы, либо на образцах крестообразной формы (черт.4).

Черт.3

Черт.4

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.1.1. Допускается проводить измерения на образцах в форме параллелепипеда, удовлетворяющих требованиям к образцам крестообразной формы (табл.3).

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

3.2. Измерения полуизолирующего материала с удельным электрическим сопротивлением >10Ом·см проводят на образцах крестообразной формы (либо в форме параллелепипеда).

3.3. Требования к характеристикам образцов приведены в табл.3.

Таблица 3

任意形状の板の場合、試料の横寸法は0,7 см以上でなければならない。

3.2、3.3。（改訂版、変更 N 1）。

4. 測定の準備

4.1. 十字形状の試料には6つの電気接点を付ける。

4.2. 平行平板形状の試料には4つの電気接点を付け、端面または板の周縁に配置する。

(改訂版、変更 N 1).

4.3. 電気接点は以下の特性を有すること:

線形の電流-電圧特性（測定結果が特定の測定条件に依存してはならない）；

低い接触抵抗（評価の推奨方法は単結晶半導体材料の種類に応じて定める）。

4.4. 電気物理パラメータの測定を行う前に、試料の幾何学的寸法を測定する。

4.4.1. 平行平板形状の試料の厚さは3点で測定する：中央1点と周縁の2点。もし試料の横寸法が5 смを超える場合は、厚さを5点で測定する：中央1点と周縁の4点。厚さの測定結果は得られた値の算術平均を採用する。

4.4.2. 十字形試料の幾何学寸法は、試料の反対側の端で2回測定する。測定結果は得られた値の算術平均を採用する。

4.4, 4.4.1, 4.4.2.（追加、変更 N 1）。

5. 測定の実施

5.1. 測定は一定温度下で行う。測定中の許容温度変動は0,5 K以下とする。

5.2. 平行平板形状試料での測定の実施。

5.2.1. 試料をホルダーに取り付け、試料周縁の隣接する一対の接点を使用して電流を流す。電流の値 と、第二の接点対に生じる電位差 を次の順序で記録する：

, ;

, ;

, ;

, .

(改訂版、変更 N 1).

5.2.2. 磁場を印加し、電流 、磁束密度 と電位差 を次の順序で記録する：

, ;

, ;

, ;

,

数字の添字は試料の接点に対応する（図3）。同一項目（5.2.1または5.2.2）の測定における電流値は同一でなければならない。異なる項目での測定における電流値は表2の要求範囲内で異なってよい。

5.3. 十字形試料での測定の実施

5.3.1. 試料をホルダーにセットし、電流を流す。二方向の電流値 , と電位差 を記録する：

;

;

;

.

5.3.2. 磁場を印加し、磁束密度B、二方向の電流値 , と電位差 を記録する：

, ;

, ;

, ;

, .

数字の添字は試料の接点に対応する（図4）。

6. 結果の処理

6.1. 平行平板形状試料の測定結果の処理

6.1.1. 電圧値 , , , と係数 , は次の式で計算する：

; (1)

; (2)

; (3)

. (4)

電圧 , および係数 , の計算では、測定で得られた値の符号を代数的に考慮する。

係数 および を求める際は、より大きな和をより小さな和で割り、結果が1より大きくなるようにする。

; (5)

. (6)

電圧 と の計算では、測定で得られた値の符号を代数的に考慮する。

(改訂版、変更 N 1).

6.1.2. 補正係数 および は、必須付録に従って決定する。

6.1.3. 電圧の平均値 と は次の式で計算する：

; (7)

. (8)

6.1.4. 比抵抗 、Ω·см は次の式で計算する：

, (9)

ここで は項5.2.1に従い測定を行ったときの電流値、A；

は試料の厚さ、cm；

は比抵抗測定時の電圧の平均値、V。

6.1.5. ホール係数 , см/Кл は次の式で計算する：

, (10)

ここで は磁場の磁束密度、T；

は項5.2.2に従い測定した電流値、A；

はホール起電力の平均値、V。

6.1.6. 主要電荷キャリアの濃度 , см は次の式で計算する：

, (11)

ここで は電子の電荷； はクーロン（Кл）；

はホール係数因子であり、1とする。

(改訂版、変更 N 1).

6.1.7. 主要キャリアのホール移動度 , см は次の式で計算する：

. (12)

6.2. 十字形試料の測定結果の処理

6.2.1. 電圧値 , , は次の式で計算する：

; (13)

; (14)

. (15)

電圧 , , の値を決定する際は、測定で得られた値の符号を代数的に考慮する。

(改訂版、変更 N 1).

6.2.2. 電圧の平均値 , , は次の式で計算する：

; (16)

; (17)

. (18)

6.2.3. 比抵抗 , Ω·см、およびホール係数 , см/Кл は次の式で計算する：

; (19)

, (20)

ここで , は式(17)および(18)により算出した電流値、A；

は試料の断面積、см: ,

ここで は試料の厚さ、см；

は試料の幅、см；

, は式(13)、(16)により算出した電圧値、V；

は磁石の間隙における磁束密度の値、T；

は接点1と2、3と4の間の距離、см（図4）。

6.2.4. 主要キャリアの濃度と移動度は式(11)および(12)により計算する。

6.2.5. 半絶縁材料における比抵抗および主要キャリア濃度の値（Ω·см）は温度 に換算でき、式は次の通りである：

; (21)

; (22)

, (23)

ここで はボルツマン定数； は eV/K；

は測定温度、K；

は半絶縁特性を決定する深い不純物準位の活性化エネルギー、eVである。

GaAsについては 型導電性の場合 эВ。

GaPについては э

В。

6.2.6. 測定結果は有効数字3桁で示し、桁の位を併記する。丸めは次の規則に従う：切り捨てる桁のうち最も左の桁が5以上であれば最後の桁を1増やす。5未満であれば残りの桁は変更しない。

6.2.7. 信頼度 における比抵抗測定の総合誤差の下限区間は次の通りである：比抵抗が Ω·см の試料では ±5%；比抵抗が Ω·см の試料では ±12%。

6.2.8. 信頼度 における主要キャリア濃度測定の総合誤差の下限区間は次の通りである：比抵抗が Ω·см の試料では ±8%；比抵抗が Ω·см の試料では ±15%。

6.2.9. 信頼度 における主要キャリア移動度測定の総合誤差の下限区間は次の通りである：比抵抗が Ω·см の試料では ±8%；比抵抗が Ω·см の試料では ±10%。

6.2.10. 試料中に異物の含有や電気物性分布の不均一があると、測定の総合誤差は増大する。この増加分は、特定の製品に適用する測定法の計量学的認定の際に決定される。

6.2.5−6.2.10.（追加、変更 N 1）。

6.3−6.9.（削除、変更 N 1）。