Способ изготовления германиевых термосопротивлений для измерения низких температур

Номер патента: 1432

Опубликовано: 16.12.1996

Авторы: Уренев Валерий Иванович, Ермолаев Олег Павлович

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

/ ОПИСАНИЕ РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ (19) ВТ (11) 1432 ИЗОБРЕТЕНИЯ О О (13) С 1 к ПАТЕНТУ (51)6 601 К 7/22,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕПАРУСЬ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМАНИЕВЬШ ТЕРМОСОШО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР(71) Заявитель Белорусский государственный университет (ВТ)(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет (В)Способ изготовления германиевых термосопротивлений для измерения низких температур включающий облучение кристалла германия реакторными нейтронами, отличающийся тем, что используют нелегированный кристалл германия, который перед облучением помещают в замкнутый кадмиевый пенал, а облучение осуществляют быстрыми нейтронами интегральным потоком от 61017 до 21018 см 2.Ч прототип. О Изобретение относится к области теплофи- руют в процессе их выращивания покорными СЧ зических измерений и может быть использо- примесями (например, сурьмой БЪ) до конец вано для создания термосопротивлений с Центраций 1 10 см , а затем легированный ч, целью измерения низких температур. кристалл помещают в канал ядерного реак,. Известны способы изготовления термосо- тора и облучают медленными (с энергиями противлений из кристаллов германия 1,2. Е 500 эВ) реакторными нейтронами. НеобЧ Суши-гость указанных способов заключается в ходимо, однако, отметить, чторсновную рольЩ том, что исходные кристаллы германия леги- в данном процессе играют тепловые нейтроныс Е с 0,О 1-0,1 эВ. Вследствие высокого значения вештчшты сечения захвата отец-ш тепловых ней тронов по сравнению с соответствующей вели чиной обысщ для быстрых нейтронов,основной эффект облучения заключается в том, что в кристалле германия происходят ядерные реатсшш с образованием акцепторной примеси Ста, а также атомов Аз и Зе. Основной легирующей примесью является Ста. Таким образом, выбирая надлежащим образом интегральный поток облучения, можно получать С ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТЬЮ НВОБХОЦИМУЮ СТЕпень компенсации пршиесей БЬ и ба, что и определяет рабочий интервал температур измереншй и чувствительность термосопротивлений к изменению температуры.Наиболее близким по сущности изобретения является способ 2, в котором исходный кристалл легируют дот-горной примесью в области концентраций 1,0 10171,0 1018 см 3 и затем облучают медленными реакторными нейтронами инте альньтми потоками (Ф) от 4,7 1017 до.6,О 101 см 2, т.е. производят трансмутационное легирование кристалла галлием. Недостатком этого способа является неоднородность термосопротивления по удельному сопрсгшвлет-папо в пределах его объема, поскольку высокая степень легирования донорной примесью (до -1,О 1018 смбз) сопровождается неоднородным ее распределением по объему кристалла. Это вызывает разброс параметров термосопротивлений. Другим недостатком этого способа является присутствие в облученном кристалле радиационных дефектов кристаллической решетки, которые появляются в результате облучения как быстрыми, так и медленньши нейтронами. Поскольку радиВЦИОННЫС ДСФСКТЬК ТЩОКС ЯВЛШОТСЯ ЭЛЕКТРИчески активными, их присутствие в кристалле влияет на электрические свойства термооопротивлений неконтролируемым образом. Этот фактор требует дополнительной технологической операции длительного высокотемпературного ( 450 С) отжига радиационных дефектов.Задачей предлагаемого технического реШСНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОЛУЧЕНИЕ германиевых термосопротивлений ДЛЯ измерения низких температур. Решение поставленной задачи основано на следующем. Взаимодействие быстрых реакторных нейтронов (то есть нейтронов с Е 2105 эВ) с кристаллической решеткой германия приводит к образованию термически стабильного электрически активного радиационного дефекта с энергетическши уровнем атщепторното типа ЕуОО 16 эВ. В нелетирванном химическими примесями кристалле германия его температурная зависимость сопротивления определяется только электронными переходами между валентнойзоной и уровнем Еу 0 О 16 эВ. Меньшее значение ббысгр, нейтронов по сравнению с стенд нейтронов позволяет получить однородное распределение радиационных дефектов по объему кристалла.Сущность изобретения заключается в следующем. нелегированный кристалл германия помещают в замкнутый кадмиевый пенал и располагают в канале ядерного реактора. Поскольку кадмий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов, размещение нелегированного кристалла германия в кадмиевом пенале необходимо, чтобы значительно ослабить дозу медленных (тепловых) нейтронов, которые в той или иной мере (это зависит от типа реактора) могут сопровождать получение необходимой дозы быстрых нейтронов в реакторе, что в нашем случае могло бы привести к ухудшению свойств термосопротивлений. Так как радиационные дефекты с уровнем Еу 0,016 эВ образуются при облучении термы-пая быстрыми нейтронами реактора при температуре 1 100 С, то при комнатных температурах эти дефекты обладают высокой термической стабильностью, т.е. их коъщентрация оказывается неизменной. Температурная зависимость полученного таким образом термосопротивлеътия является линейной в интервале температур 334,5 К. Градуировка такою оопротивлештя требует измереъшй только в двух опорных точках. В области низких температур зависимость удельного сопротивления р от температуръ Т описывается выражением 13 р в Т . Указанные особенности полученной экспериментальной температурной зависимости видны из рисунка. Так, например, дблучив образец германия интегральным потоком быстрых нейтронов Ф 2 1018 см 2, и, измерив температурную зависимость удельного сопротивления 15 р 1(Т 5) см. рисунок, можно убедиться в том, что она линейна в области температур 33 - 1,5 К. То есть, измеряя сопротивление в двух опорных точках при температуре жидкого гелия 4,2 К и, например, при температуре хшдкого водорода 20 К (при необходимости можно обойтись только хщдким гелием,получая вторую опорную точку т.е. 1,5 К откачкой жидкого гелия) можно получить градуировочные данные зависимости сопротивления от температуры во всем интервале линейности 33-1,5 К. Измеряя сопротивление термометра, мы тактам образом определяем температуру.Предлагаемый способ изготовления термосопротивлений отличается от прототипа следующим. Использование нелегированного кристалла германия и облучение быстрыми реакторными нейтронами позволяет получить кристалл с однородным (по объему) рас 5 вх 1432 с 1 дпределением дефектов, а высокая точность определения потока облучения позволяет попучить меньший разброс электрических параметров термосопротивлений по сравнению с прототипом, Способ не является критичным к выбору исходного германия. Эксперименты показали, что использование исходного материала с различными примесями и с концентрацией 5 1015 см 3 не приводит к изменению электрических параметров термосопротивлений.Указанный технический результат достигается совместным действием всех указанных признаков 1) помещение нелегированного кристалла германия в замтснугый кадмиевьпйненал для резкогоослабления влияния фактров, связанных с ядерным легированием медленными (тепловыми) нейтронами 2) облучением германия быстрыми нейтронами для создания радиационных дефектов с уровнями Еу 001 б эВ, которые определяют свойства материала, т.е. с высокой однородностью легируют германий 3) выбором интег апъного потока быстрых нейтронов(6 10 - 21018 см 2) для получения необходимои концентрации радиационных дефектов с уровнями ч 0,О 16 эВ, с целью получения необходимых технических характерисгик термосопротивлений.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.

МПК / Метки

МПК: G01K 7/22, H01L 21/263

Метки: низких, способ, температур, изготовления, германиевых, измерения, термосопротивлений

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-1432-sposob-izgotovleniya-germanievyh-termosoprotivlenijj-dlya-izmereniya-nizkih-temperatur.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ изготовления германиевых термосопротивлений для измерения низких температур</a>

Похожие патенты