Чувствительный элемент двухфункционального сенсора магнитного поля и деформации на основе микрокристаллов Si<B, Ni>

Abstract

Проведено комплексні дослідження електропровідності та магнетоопору деформованих і недеформованих зразків ниткоподібних кристалів Si р-типу провідності з різним ступенем легування бором та домішкою нікелю у широкому інтервалі температур — від 4,2 до 300 К. Виявлено, що найбільший прояв п'єзорезистивного ефекту спостерігається в околі концентрацій, що відповідають переходу «метал — діелектрик». Дослідження магнетоопору кристалів проводились в інтервалі полів з індукцією до 14 Тл. Як чутливий елемент двофункційного сенсора деформації та магнітного поля запропоновано застосовувати ниткоподібні кристали кремнію з концентрацією домішки бору 5•10¹⁸ см⁻³, працездатні в складних умовах експлуатації.

Проведены комплексные исследования электропроводимости и магнетосопротивления деформированных и недеформированных образцов нитевидных кристаллов (НК) Si р-типа с разной степенью легирования бором и примесью никеля в широком интервале температур (от 4,2 до 300 К) и при полях с индукцией до 14 Тл. Установлено, что наибольшее проявление пьезорезистивного эффекта наблюдается в окрестности концентраций, соответствующих переходу «металл — диэлектрик». Образцы для исследований были выращены методом химических газотранспортных реакций в форме НК с кристаллографической ориентацией <111> с концентрацией носителей заряда, соответствующей близости к переходу «металл — диэлектрик» (5•10¹⁸ см⁻³, и введением примеси никеля методом низкотемпературной (до 800°С) термической диффузии из осажденной на поверхности кристалла пленки.

This research investigates complex studies of electrical conductivity and magnetoresistance of both strain and non-strain samples of p-type Si whiskers with different degrees of doping with boron and nickel in a wide temperature range from 4.2 to 300 K. It is established that the greatest manifestation of the piezoresistive effect is observed in the vicinity of concentrations which correspond to the metal-insulator transition. Investigation of the magnetoresistance of crystals was carried out in the range of fields with induction up to 14 T. Whiskers of silicon with a doping concentration of boron of 5•10¹⁸ cm⁻³ can be used as a sensitive element for two-functional deformation and magnetic field sensors in difficult operating conditions.