Piezoresitive Characteristics of Silicon Microcrystals at Cryogenic Temperatures

Abstract

АнотаціяДля створення сенсорів деформації, працездатних при кріогенних температурах, дослі-джено тензометричні характеристики легованих бором ниткоподібних кристалів (НК) Si р-типу, закріплених на пружних елементах, виготовлених зі сталі, при фіксованих темпе-ратурах 4,2, 77 і 300 К. Показано, що термічна деформація, яка виникає внаслідок різниці коефіцієнтів термічного розширення (КТР) кремнію і матеріалу пружного елемента (сталі) при закріпленні кристала на балці, дуже сильно впливає на тензометричні характеристики кристалів кремнію, особливо при кріогенних температурах. Це необхідно враховувати при розробці сенсорів на основі мікрокристалів Si для вимірювання деформацій в конс-трукціях, виготовлених з різних матеріалів. Показано, що НК Si p-типу з ρ 300К =0,010 Ом×см з концентрацією бору поблизу переходу метал-діелектрик з металевого боку з коефіцієн-том тензочутливості К 4,2К =-1020 при деформації стиску найбільш придатні для створення сенсорів деформації для кріогенних температур, зокрема для 4,2 К. Для створення сенсорів деформації для температури рідкого азоту найбільш придатні НК p-Si з ρ 300К =0,025 Ом×см з коефіцієнтом тензочутливості К 77К =263.Ключові слова: кремній, ниткоподібні кристали, кріогенні температури, сенсори де-формації, п'єзорезистивний.

THE INFLUENCE OF UNIAXIAL STRAIN AND HYDROSTATIC PRESSURE ON PROPERTIES OF InSb THIN LAYERS

“…Багатьма дослідженнями п'єзорезистивних властивостей мікро-та нанокристалів кремнію і германію виявлено гігантські значення їх коефіцієнта тензочутливості за низьких температур [3][4][5][6]. Попередні роботи авторів [7,8] довели, що ниткоподібні кристали Si, Ge і твердого розчину SiGe із концентрацією легуючої домішки в області переходу метал-діелектрик, є перспективними матеріалами для створення високочутливих сенсорів механічних величин, працездатних в області низьких температур. Як результат на основі цих кристалів були розроблені надчутливі сенсори механічних величин, працездатні при кріогенних температурах [2].…”

Low-temperature magnetoresistance of GaSb whiskers

“…For a success in the development and optimization of new devices and systems made on the basis of GaSb whiskers it is necessary to have a deep understanding of their electronic structure [10]. The effective mass of structure based on InAs/GaSb nanowires was also calculated studying their electronic and optical properties [11].…”