SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC...

21
29 M>D.682.86:548.522+621.382.61 1:;hevrZdh\Z D_j\gbdEZ[hjZlhj fZ]glgbok_gkhj\ P_gljm ³DjbklZeK?GKHJBL:IJBE:>B >EY<BF1JX<:GGYF:=G1LGBOIHE1< <?DKLJ?F:EVGBOMFH<:O ;hevrZdh\Z 1:, 2002 I.A. Bolshakova SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC FIELD IN EXTREMAL COUDITIONS Bolshakova I.A., 2002 Ij_^klZ\e_gbc g_i_j_j\gbc jy^ ^hke^`_gv a kl\hj_ggy hjb]gZevgbo fZ]glh\bfjx\Zevbo aZkh[\ l_hj_lbqg lZ _dki_jbf_glZevg ^hke^`_ggy l_ogheh] \bjhsm\Zggy lZ e_]m\Zggy gZi\ijh\^gbdh\bo djbklZe\ : 3 < 5 , ^hke^`_ggyo_e_dljhnabqgbo\eZklb\hkl_clZjZ^Zpcghklcdhklkl\hj_ggy gZ o hkgh\ fdjhk_gkhj\ fZ]glgh]h ihey lZ fZ]glh\bfjx\Zevgbo ijbeZ^\ \bdhjbklZggyo\l_ogpdhkfhklZmklZldm\Zggnabdb\bkhdbo_g_j]c JUHVHQWV FRQWLQXRXV VHW RI LQYHVWLJDWLRQV DQG ZRUNV RQ FUHDWLRQ RI RULJLQDO magnetic measurement facilities: theoretical and experimental investigations of A 3 B 5 semiconductor crystal growth and doping technology, investigations of their electrophysical properties and radiation resistance, creation of magnetic field microsensors and measuring devices, their application in technique, outer space and high energy physics equipment. <klmi GZ^a\bqZcgh rbjhd_\bdhjbklZggy fZ]glgboihe\m[Z]Zlvhokn_jZogZrh]h`bllyf_^bpbg hohjhg ^h\deey dhkfhk ijhfbkeh\hkl ih[ml gZmdh\bo ^hke^`_ggyo \bdebdZeh [mjoeb\bc jha\blhd fZ]glh\bfjx\Zevgh ZiZjZlmjb Khlg njf m \kvhfm k\l \^ KR: ^h Gh\h A_eZg^ jhajh[eyxlv lZ \bimkdZxlv k_gkhjb lZ ijbeZ^b ^ey \bfjx- \ZggyfZ]glgboihe\ H^gZd \ _dklj_fZevgbo mfh\Zo yd qZklh ijblZfZgg fZ]glgbf kbkl_fZf klZg^Zjlg k_jcg k_gkhjb lZ ijbeZ^b g_ fh`mlv [mlb \bdhjbklZg >h _dklj_fZevgbo gZe_`Zlv jZ^Zpcg mfh\b kbevg fZ]glg ihey!L djh]_gg l_fi_jZlmjb D kbevgh g_h^gh- j^g ihey Z lZdh` ^m`_ fZe jhafjb \bfjx\Zevgh]h ijhklhjm \ fZ]glgbo kbkl_fZo kdeZ^gh dhgn]mjZp ijb jhajh[p lZ _dkiemZlZp ydbo g_h[o^gh \bagZqblb jhaih^e fZ]glgh]hihey\ijhklhjh\hh[f_`_ghfm jh[hqhfm h['}f M jh[hl gZ\_^_g j_amevlZlb ^hke^`_gv f_lhx ydbo [meZ jhajh[dZ lZ kl\hj_ggy fZ]glh\bfjx\Zevgbo aZkh[\^ey_dklj_fZevgbomfh\_dkiemZlZp K_gkhjbfZ]glgh]hiheyyd\bdhjbklh\mxlvky \jhajh[ex\Zgbo fZ]glh\bfjx\Zev- gboijbkljhyo\b]hlh\eyxlvky gZhkgh\fdjhdjbklZe\ gZi\ijh\^gbdh\bo kihemd: 3 < 5. Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Transcript of SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC...

Page 1: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

29

9������.682.86:548.522+621.382.61

���7��)2��� �� ���������0�������������(�����$��������� :���� ��������”

"��"�������������� ��-��%��<���-�%�$�����8�����

���"���%��>��8�9%��8 ����.����� ����, 2002

I.A. Bolshakova

SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC FIELD

IN EXTREMAL COUDITIONS

Bolshakova I.A., 2002

������ ����*� ������� ��*� �0�� ������.��)� �/� �� �����0� ���;����)������;���� ����' ��)��� /���1� � �������&��� ��� �������������)��� ������.���0��������;�:� ���43 ���0� ��� ��;3 ���0� ���� ��� ������ ��� �������� � �35, ������.���0�:���������!�/�&���� ����� ����*���������#�*��:����*��������� �����0���� :������ �������������� ���;�����;�����0������;���� ����' ��)����������� �� ����������0�:�� ������#��������������3�����3 �����!�/���� �����������;�*

��������� ����������� ���� � � ��!����"#������ #��� $��%�� ��� ���#����� � � ���"��#&�

magnetic measurement facilities: theoretical and experimental investigations of A3B5 semiconductor crystal growth and doping technology, investigations of their electrophysical properties and radiation resistance, creation of magnetic field microsensors and measuring devices, their application in technique, outer space and high energy physics equipment.

����3�

.����������� �����������������)���(�����$����� ���(��%�$��1���$��� �(������)�– ���������� �$������ �����)�� ��������� ������������� �� ���� �� ����$� ���������)$� – ��������� �$����������������(������������%��������� ����������1���� ���%�� �������– �����;!����.�����#�������–�������)��%������ �����%�������������������)�������-����)����(�����$�����

/���������������%��$� ����$��)���������������������(������������������������������������ �������� ��� ������ ��� ��� �%� � ��� ������������� ��� ��������%��$� ������%�

����������� ��������%�����(�������)�G,������(������������ ���≤���������%���������-������ �)�� �� ������ � ��� ���� �������� ��������%��(�� ������ � �� ��(�����$� �������$��������� ���1�( ������� ��� ��������� ��� ��� ������� )��$� ����$����� ���������� ���������(�����(���)���������������������� �������� ���'+���

7� ������� ��������� ��� %����� ��������%�� ������ )��$� � �� ��������� ��� ��������)���(������������%��$����������)���������%��$� ������� �������

����������(�����(���)��)������������� ��%�)��������������$���(������������%-��$�������)$����(����)��%�)����������������������������������������$��� ��!3�5.

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 2: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

30

/������������������)����)�������)�������� @1A����)��$�����%�)������������)������- ���������������� �1����� ���������� �������� ��� ����$� ���+������)���+�%�)�� �� ����(�� ��� �������"�� ��� ���� ������� ��$���(�)�� )�� ��)����)����+� �)��1 ��������%��$�1������$��������%�� #� �� �(�� ��� �� ������� �������� ��������%� ����� ����������� ����������� "����������%� ����)�� ���������������1�������������������)����������������$����������–�����)���� )$������������)�����(����� ��������

���������������"E����1.����8'1.� �1������������������� ��%�)����������" ����)���� (������� 1����� ���������)� 1������-$������$� �������� ����" ����)� �����������������������������������)�������)+������� �������$���(�����������)��$����������������������)���

�� ������� ������ ��������� ��� %����� ���������)� ������������ �������������� ���������������������������(�������$�����$�������������������������������������������(���%-��$� ��(������������$� ������� ��� ��������%��$� ������� �� �����������)�� ��(�����$����������

��%����' ���0�!�/���-����&�������#��� � ���43 ���0� ���� ��� ������ ��������������� ��35�/�;�/� �:�!�/�

�������+����������)�1�����-$������$����������"������ ����%�)��������" ���������������������$������������������(���(�������������$���������������(�+� ��� ����� )������ ���� ���� �����)� ����������� ��$���(����$� ���� ����" ����)� ��� ��������)����������������$�������������1������������������)������(�������+��

��$������� ��������� ���������)� ��$� �������� +� ���������������� ������ ���� �(�������1����$������$��� ���)��� �������%�)������ %�����$�����������+���������������-������$����������������������������(��������)��� ��� InSb�)�����(����� �����������J2���)�InAs���GaAs – Cl2.

,��������������� ������ ������� InSb-J2, InAs-Cl2 �� GaAs-Cl2� � �� ���������� �)��������$� ������������ ��� ��� �� )��$� �� ���� ����" ����� ������������� �����������-����$������������*����$ ������������"��������������������������(�������1������������InAs-Cl2�+���+6����+62, InCl3����1.4��������������������)����"�����������%������������1.����������������+���������

InAs��� + InCl���� ��InCl��� +1/4As����; (1) 2InAs��� + InCl���� ���InCl��� +1/2As����. (2)

�����������������������(�+�%�)� ���)���������GaAs-Cl2����)��������������(�������������������� +� ���� (��(������ (����GaCl, GaCl2, GaCl3� ��� �������������� ������ 1.4�� ��������)����)������������%����������GaAs����������������+�

2GaAs��� + GaCl3��� ���GaCl��� +1/2As4���; (3) GaAs��� + GaCl2��� � 2GaCl��� +1/4As4���. (4)

����� (������� 1���� �������� InSb-J2� ���������%� ���������� InJ, InJ3, Sb4� ��� Sb2�� ��������+���"���������+����������InSb����������������+�������)������������ ����)�

InSb(����+InJ3��� � 3InI���+1/2Sb4��� . (5) �)� ��������)� �����%��$� ��$���(����$� �������� ����" ����)� �������������

� �� �����$������ ������� ���� ���������� �����%��$� ������� ����������� (������� 1���������� ����$� ������� 1��� ����)�� �������� ����)�%� ��������$� $������$� �������� �������$ ������$�����������������(���

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 3: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

31

.�� ����� �� ���������� ������-� �������������������������(�������1�����)��������� ��1.-Cl2��5�������������������������)������%��$��������InCl� �� As4� ��������%� ��� ��%�� ������� ����� � ��������� ������-� ��� �� InCl3� ����� ���� +�%�)��������%��������� InCl2����������-� ��$� ��"�� ���� ���� �� ������ ����+��,���� As2�� $���� �� ���% +�%�)� �����������)��������� ��������������-������ �������)�� ���� ��� ����%�����)����� ��� �� ��� ����� ���$� �� �$���������������� ��)����������������������$�� ������ ������ ��As4.

*����$ ���� ��������� �������(�� �������� ���� �� ��� �������� "�� �)� ��$� �������� ����������� ������� �� ��������� �� �$� �������)� ����� ��%�)� ��� ��������� "�� +� ����������������(���������� ����)������������������(���� �1�� ��,�� ���������%� �������-� � � ����� ������� ���� ����)��� ������� � � ��� ������ ���� �������������� �$� ����-��� ��$����%���������� �����������)������������������(���)���$��������������+�%�)����–����)�����"��+��������%��� �������1���������������������(������� ��:)�������� �������� � ��� �������������� )�� �����%��� ������� ��� ����� ������������� InAs�� ����%��� ������% �� � ���� ����� ������� ��� �������(�+�%�)� �������� ����� �����%��$� ������� InCl2� ��InCl3��"����������%�������"���)��������(������������������� ����� �������)�����$���� ��������

7����)�� ��������"���)���������)����������������$����������������������$������-���������� ���������� +�%�)� �( ����)� �$� ������� ���� ����� ��� ���� ����" ����)�� � ����������������$ �����������InAs-Cl2����InSb-J2������$ ����)���( ������������������ ���Sn. ���������$ ���$������������( ���������� �������������)������ ��(���"����(�������1��������$��������� � �%� ����������%�(��(���������������� ����7������ ���������InAs-Sn-Cl2 ���� � �%�SnCl2 � SnCl4�������������)���������� �������%�)����������+������������� ����)�

SnCl2����Sn���+SnCl4���. (6) ���������� �����$ ���� ��������"�� �������)� �( ���(�� ���������� ��������� ���

����+� ��� $�������� ������� ����� ���������� �����%��$� ������� (�����$� ���������������������������%�� ��������(�+�%�)����� ���)���������$�������%�����������������������)�� ��#��%�(�������� ������������������"���������)��( ���(������� ������� �InAs-Cl2�� �������%�������������������������$������������

*����$ ������������InSb-Sn-J2���������"������������������������ �����)������������������� +� ���� ��� ������� ��� ����� ������� ������� � ��� ��� ���� �� ��"��� �)�����������)��������%�(������������ �����������������/�����������)�� ��������"�������%-��������������������(�������1������������ InSb-Sn-J2����������������������)������������� �� ��� �����%��� ������ ����������� (�������1���� �������� InAs-Sn-Cl2�� ����� ���������InSb������������ �����)�����������������%�� ��

&������ +�%�)���������GaAs-Cl2����������$ ��������������������(���)��������� ��������� �������� ���������� �����%� � ������� � � ������������������������� �� ������� �����������������������%���������

P��� �� #������ ��� ������� ������� �� �����

������� ������ �� ��� ���� 1 – InCl2, 2 – As4, 3 – InCl3, 4 – InCl, 5 – As2

600 640 680 720 760 800 840 880 920 960

������������ �� �

������������� ������

���������������������

106

105

104

103

102

10

1

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

1 2

3 4

5

2,4

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 4: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

32

2����������� ��� ����" ����)� �������������� InSb, InAs ��� GaAs �� ���������$��������$������������%����%���������$������$ ����������������$��������������)����������� ���$�������$���$���(����$������������������ ������������� ����������

������������������ ���������������������������������������

������������� InSb, InAs �� GaAs� � �� ��������� �� �������1������������ $������$�����������$����������������������)��(��(�������������$���(�)�(�������������$�����-��������+���������%������ ����������������������������������������������� �� ����������$�����������������������������������1������$�������������

�������������InSb�����" ����)�����������������������������$���������$��� �$��������$���$���(����$���������$��������� ������������������������������� ��������

���� �������������������)���� ����� ��3��(���-3�� �������%����� ���⋅10-4���⋅�-1��2���(�)��������������������$�������������������)������� ������������(�����������)����������%�

������⋅��%-1��,�������%���$���(����(������� ���(������ *������� ��������$� ���������� �������� �–������� ������ ����–��������� ���"����

0,01–���� ��� 3����� ���� � –� ������������ ����������� ���)���� ���� � <211>� ���� <111>, ����$�)�(������������%���

:����)������� ������ ������1������$� �������������������������� ������� ��%�)��( ����)�� �$� ������� ���� ����� ���� ���������� ���� ��� ��� ���� ����" ����)�� 7������ �InSb��( �������� �����������)��� ������"���������������� ����������������������������������������)���(�������)�����������������(�����(���)�$����%��(���� ��.����% � ���������������� ��%�)������������� ����� ����������

�)���������)�����������������������������������������)�������������������"�� ���������%� ��� ����������(�� ���������)�� )�� ������ � ������ � ���� ��� ���������� ����)������� #�������%� ������������� ������� �� �������$� ���� ����� � ���� ��� Sn� �� ����������������������������� �����$�����$������⋅1016���-3�����⋅1019���-3��)���������������������2.

!���������%����������)��������������

��%��$� ���������� ���%��� �⋅1018 ��-3 ���)(�+�%�)� ��� ������� ����� �� �����-��� � ����������� ���%��� ���� �(���3. #��% ���)������ �Sn���"�������������-������ ��������%� ��� ���� ���)� ��-� %� ����� ������������� ��%��$� ���-�������� ���� ���)�)+�%�)���1��������$����������+������ ����

�� ����� � ��������� ����"���)� ��-���������� ���������� $����%��$���(�����$���������� �������� ����(�� "���� ���-��������$���(����$���$�������������)����������������$� �������������� !3�5

�� )������ ��"��� ������� ���������� �$� ������1������$� ���������� ��� ����������(�� �����-����)�� *�������)� �%�(�� ��$�� � A� �� +�%�)� ��� ���$� �������$� (������$�� ��� �� �� ��$���������+���������%���������)�����������������(�����������������(��������� ������-�����)�� �����%���� ������������� ������� ���)� �� #(����� ��� �����+�� ��(�%���� ������-

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

1017

1018

1019

300 K��������

Con

cent

ratio

n (c

m-3)

�� ����� � ��� �

����� �� ������� ���� ����! ��� �� ���� ���� � ��������� ���� InSb ��� ���� � �����!

����$��! ������� Sn

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 5: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

33

������%������ �������� @A� �)� �����(�� ������� � ��� +� �����%���� �����%� �����������������������)� �����)��� ����� ��+�%�)�1��� ����)�����)�3����������������� ��$�1�����������������1������� ����������� ������%�)� ��� ����� � �� �� (�� (������� ��������+� ��������%�����"���)� ������������ ���������� ���������������$� �������������� ��� �����(��� ����-����)� �� �$� ���+��� ������� �������$� ����������$� ��1������ � ��()��� ���%��$� 1 �� ���������������(��������� ��"�� ��������%� �����$ ������1�������� ������������ A�����������-��������������������������������+���������%��� � ���������������������������1��������� ��+��� ������� ��� ������������%� �������� ��1���� �������)� �� ���������������� �������������������������)�@�A��

,�$���(����� ���+�����)� ��������$� ��"�� (������ ����� � ��� ����������� � ���������������(������ �(����(���( ����)�����������������������$����� �������������� -������� ����������� ���� �%�� � ��������+�%�)�� "�� ���� ������ ������� ���������������� ����� � ������������$�������������������������������)�����������)�����$��-��(������)������������������������)� ���������������������%��$����� ����� �����������)��$� ��� ����������� ���������������(�� ������� � ��)�)�����%�)� � ����"����� ��(������������������������

��������� �( ����)� �������������� ��"E� �������� ��� ���� �$� ���� ������ �%�� ��������)���$���(����$� �������� ��������������� �)�����(�������%�����(������ � �$������%�������������� ���$�(��(������������� �����������������������������������%��(�������� 1�����-$��������� ���������)��� ���� ���� "�� �������)�� ���������%� ���������)���� �������������$��( ���$����� ����Sn, Mn, Cr, Au��16��2E��������������������� �� �� �����������%����������1����������������������������������"E�

���������� ���������)� �������� �������� �����%���� ���� ������ ������� �)��( ����)���������������InSb�����$�� ������������������ ��(����������(���������-����)� ��$��������������� �� �������$���(�����(�� �)�� �����%��$� � ����������$� ����$���������� �( ���� ���� ��� Sn�� ���������� �( ���� ���� ��� Al� ��� Cr�� ���� �%�� � � �����$������� �-�� ��� "�� �� ��� %����� ����������$� ���������%� In ��������� ��� �����)�����$� �������� ���+ Sn�� ��-�� (��� �( ����)� ������������ ���� ���� Al�� ��������������� �� ������� )���� � ��+��� �������)+�%�)� ���� ���������$� ���� ���� �������$� ������� A��������������� ��������%� ��� ��1�������� ���������(�� ������� �� !� ��������)� �������������$� ������� �)� � ���$� ��1�������� ��������%� ��� ��������)� ������� �)� ����������$���1�������"���������������+������������� � ��������%������������������� ���$��� ���������� ����+� ��� ����� � �����%����%� $�������������� )�� ������� �������� ������-�����%��� ���������)� @4A�� *�� %����� ��������%� ������������ ���������� ����������������(�����(���)����(�������$���������������������(�����$�����������������"E��� � �%���������������� ��$�������$�

������������� ��1.� ����" ����)� ������ �� �������$� ����������$�� ��� �� �������-����)�� $+6� )�� �������� ����� �(����� ,������ ����� ������ ��� ����" ������ ��1.�� ��������� ����� ��"E��� ����������������.���� ����������������� ������������������������������������� ���������������������–����������������%������ �� ������(��������%�� �������� ������������� ���������)� ��� ������������ )��� � �� � �� ���� ���� ������� ���������������� �������)��)����� ��(������ �����������.��� ��� �����)� ��$���(����(������� �������� –�� (������ ��� ������� ��� ����� ������������� � �� ���/�������� �������� ��1.��������������������'$������������������������� �����������������"�����������

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 6: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

34

���� �� %� ����&�� ��������� ���� ���

� ������ � ����� � ��� ���

���� �� %� ����&�� ��������� ���� ���

� ������ � ������ � ��� ���

������������� 8'1.� � �� ��������� �� ��������� �������� �� �����������)�� $+6� ���

���� � ������ )�� (��-������� ,������ ����� ������ ����" ����)� ��������� ������� �� ������������ ��� ��� �� �� ����� �������������� ��������%� ��%�(�� ����� � –�� (���� /��������������������� �������� ��� ����� 4�����������%�1��� � �����$� ��������� ������ �������-������$����������������������������� �� ����������

��������.���0��������!�/�&���� ����� ����*���;� ������������������ �'�()

���������������������!3�5�������������������+������"���������)�� $�����������������)� �� ��� � ���� ��������%� �����% ��� �������� �)� ��������)� ��������� ��(�����(�� �)��*�����������$���(�)�����" ����)�����( ����)���������������InSb������)+������ �������� �� ������ � ��������� ������������� ������� ���)� �� /�������� �������� ����%� �����%����������� ��%���� �� �����������������)�������+�����������������$����:���������� +�%�)����������)��� �$� ��$�������� ��������� ������ ���� �� )��$� ������������ "�� ���� ������ ���������������������$���������$�������+�%�)����������%�������$�����$��)� ����%����A������ �%�(�� ��������� )��� ��������%� ����� �4���2�� .�� ����� � �������� ����$�)� ����������������InSb������������������������������)������� ����"�������������

0 20 40 8060

�������������

σ, � ����

���

���

���

���

�� � �

���� �� '���� ��������� ���� InSb ���

����� ����� ��� � ����$��� �������� InSb (n =2⋅1015c�-3)

���� �� %� ����&�! ���������� ��������

��������� ���� InSb ����� ������� ������ � �–4 ����

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 7: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

35

2�����1�������������������������������� InSb��������)������������������ $�����%�����������������-���������������������%������� ������������������( ���$����� ���

.�� ����� �� ��������� ������� ���� ���������� ���������-��� ��� � $������� ������� ��������������$�InSb���(�����$�������������� ����,������������������ ��%�)��)�����-����)� �������������� ��(�����(�� �)� �� ������ � ��������� ������� ��� �4,2–���� ��� ������ ��������-4 ,–10 ,��

���� �� #������ ��� ������� � ��� ��! (���� ��� � �������� � ���

� ��������� ���� InSb� �������� ������ �� ���� ����� 1–2⋅1015

��-3; 2–3,6⋅1015

��-3; 3–8,6⋅1015

��-3; 4–5,3⋅1016

��-3; 5–2,9⋅1017

��-3; 6–4,7⋅1017

��-3

�)������������)����������$��"�������������)�����$���������%��$� ������� -

��������)������������������������)������"������������������������������ InSb���(������������������� ����������)��$�+��������������������� ���Sn���������������������� ���Al� ��� Cr�� .�� ����� �� �������� ������� ���� ���������� ��������� -��� ��� � $������� ��������������$�InSb���(�����$�Sn,Sn:Al, Sn:Cr, Sn:Al:Cr.

������$����� ������������1�������������������������������� InSb����)������ �����������)����$�������������%�� ����������������� ����������

/������ � �����1������������ ������InSb����)�)+����������� ��������������-�������������������������������N = 4⋅1016–5⋅1018���-3��� ��%������������������� ��� = = N�/N����������%�H�����"����������+������� �����������������A�����$����������� ���� ��������� ���������@�A��������"�$������������)$�������� ��%������������������+��"����)�)+�%�)� � ���� ����� ������������� ������� ���)� �� )�� ��� � �� �������� ��� ������-�����%�����������������

!�������+����������������� ������InSb��)�������"�+�����������A�������������,�� ����� ����)��� ���������� ����(������� ������ �� ��������� � ��� � ��������������� ���� ��������+����)��� ��� ��� ���������� ������1������,�������+����)���������� �����)����������1�����)�"���������� ��)������������������������ %�������(������������)������������ ������������� ����%����%�1�����$����� ����,���������+����)���������� �����)�������������1�������������1��������"���)����������� ���������� �����)������$ ���� �������)�������$������������$���1�������������+�������������������������� ������ ����������)�� �� �� ����������������� �������)+����$�� ���� ����$����� �����������������������������(���

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 8: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

36

)��� ��������������"���������)����������$����������$����� �����������Al (1��������In (1,63) ���������� ��������%� ��� ��1�������� ������������ A������� ��� ��$ ���� ��(�� ��������%����%���1 �� ����� ����������(�� ������� �� )��� ����(����%� ��%� ������� �)� �������$�����������$���1�������"���������������+������������� ���������%���������������Al����������1�������������������������������� InSb���)�)+�%�)��� ������ ������ ����������������������������� �����������������)�������������������������$� ������$�����������RH = = f(103/T����������������)�����������(�����$�������+������������� �����

.

������������ �� ��� �� ��

1 06

1 05

1 04

������������ T, K

���

���������

�µ

··

��

����

���

���� �� #������ ��� ������� � ��� ��! (���� ��� � �������� � ��� � ��������� �������� ��������� ���� InSb:

1 – InSb (2⋅1016��

-3), 2 – InSb<Sn> (7⋅1016��

-3), 4 – InSb<Sn,Cr> (3,5⋅1017��

-3), 5 – InSb<Sn,Al> (3,2⋅1016

��-3), 6 – InSb <Sn,Al> (3⋅1016

��-3),

8 – InSb<Sn,Al,Cr> (6,5⋅1016��

-3� ����� ����! ������ ��� ��� )�

-����� )���� �����+� �� InSb� (��������������������������)�)+�������(����� ����

������1�����������������������������������������������,��������� ������������"������ -���$��� ����������������%��������� ������%����%�$�����������������������������)��-����������"���������������������� ��� ����d����������������������+����)�����1������������ ���������)�������$�� ��$�������������������

/����� ��������� 1������ ��$������� ��� ������1������� ����������� ����"���$� �����-��������� ��� ����$� ��������$� ���� ��$�� �������$� ��� ���� ����" ����)�� �����)��%���������� ��� �$� ������� ������������� �� ������%�������� ���������)���� )��� ��� �%�������%�)����������������� �����������������)�

5. %��������������;�����;�����0� ������.���0� ����������)����3�� �������������0�2 ���������*�������

.�� ������� �������������� ��������� � ������ ��(�������� ��(������ ������������������������%� ��� �� ��� ��� ����$������������������ �� ��������������%� ����� ����� �$� ������������������������1������������)��%� � � �������$���(����� ����������(������-

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 9: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

37

�)� ��������� ��������������)��������+���������)���������� �������)�� �1 ����)������-���)���:�� ��+���������%� ��� ��%��� ��������� ��$���(������ ������ ��(�������)�� �� ������"���� $�������������� ���������� /����� ������������� �(�����$� ��������������� +�(��������� ������������������)���������)�����$����������������������

��(������������������������������������� ������� ������ ����������������-� ����������������(������4��������������������������������������×0,05×0,02 ��3���� 0,15×0,06×�������3�����������+�������� �$�� ����$������������������" +� �⋅10-5���-3, ��(����-6�(������������� �����%���-9����������� �����)�����������������������������-���%�)��������� ������ ������������$�� ������������������������������%�����������������1�( ��������(������� ��������� �)� �����������)� �� )���� ����� ������������)� ������-����)� �� ��������$� ��� ������$� �� ������ ���������� � �� ��(�������� �����%��� ������ �������� ���� ���������� ��� � � ���������)� ����������)� � � �%��$�"����$� ���������� �����(�������� ����� ������ �� ���������� 1�%(�� ������ ��� ����� ���� *������� ����$� �����������"������������ �������������������������������.������$�����$������$������ �� ��%�������������������)���1���������(������������)���(���������� ���������%������������-��$���(�����$��)$�

��������� ��� ������� �������������� InSb ������������� ��(�����(�� �)� ����������������������(� ������$�$����������������

�����&��������������������;�������������������

%������ InSb &���� ������� IS-1 IS-2 IS-3 ����������� n� �-3 2⋅1016 2⋅1017 2⋅1018 %������ �������� KB� �⋅��-1 40 35 9 '���� ��( ���� �� ) 5 25 60 �$���( ��� R��� * 10 5 1,4 ��$���( ��� ����� * 5 2 1 +�������� ������� Uo� � 0,07 0,07 0,03 ���!�,�� ����(���� ��� 1,5 1,0 ≤1,0 �����������( ���!�,�� ���, %⋅����-1 1,8 0,05 0,05

��(������ ��������� ��(�������� ��� ������� ���������������$� ��������������� ���

��������%����������������+������� �����-����� ��� ���$� �������������������%�)��%�����(��������������(������������(����������������� ����������������%���� ����������-����)��� ��������� �� �����$� ����$� ��� ���� �$� ����" ����)� ������� +� ��(�������)�������������������$������������������$������������� �������� ����������

,���� �)� ����������)� ��� ����� ���� �����$� ��(�����$� ���� ���%��� ��-4– 10-3� ,����������� ��%�� ������������������������ � ������������������������������15���-3���)�

��(�����$� ���� �⋅10-2–5⋅10-1� ,� �������� �����������)� ������� �⋅1017� ��-3�� �)� ��%��$�

��(�����$� ���� –�� ,� ��� 1���������� ������� ��� – (3–4)⋅1017� ��-3�� �� �� ������ �

���������������� ���– (2–6)⋅1018���-3. .�� ����� � �������� ��������%� $����%���� ��� (�� �������������� ���� ��(�������

��� ���������%��$���(�����$��)$�–11 ,����1��������$�������� ��$��������������)�����������������(�����(���)��������������+����������⋅1017���-3.

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 10: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

38

������.���0� �����#�*��:� ���*������ �����-������� ���������)��������)����� ���� �$�$�-������������� ���������)� ������������ ������-������ )��� ��������%� �����% �� � �������)� �������������A����������������������2������������� ���������)� ��������)� ��� ������ � ��- %���� �����������9*-���0����������������������1���������+�����(�� ������ � �)�����$���������%������� �����*���)��/��������)���������%� ���-���������������� ������(�+��2�F����–�������� �����-��������� �–3)⋅1010�⋅��-2�-1� ��� 1������� ��14� �⋅��-2, 1015� �⋅��-2, 1016� �⋅��-2������ ���������)� ������-��%� ��� ���������� ������� ���� ��%�(�� � �������������������������������������������InSb ��� �������������� �� ������� �� ����� �( ����)� ����������������������( ���$����� ���

5�� � ���������� ��"��� �)� ����������)� ������������ ������������������������ InSb ���������� ����)���������������(������ �(����(���( ����)� �$������������ ����)��� �)���������������������� ������������� ����)���������)���������������� ���–������������$����������������Sn�)������������( ��������� ����������������$� ������$����$�� -����%� ��� ����������� "�� ������� �����$� ���������� � ������ �����$� ���������� ��

������%�������(�+��2�>�������V�)����������������%����I��/���%�����%����%����������-��������( ��������� ��� ���$����%�)�������$����� ��-5���� ��-4�����I��������������� ����������������������� ����$��������������������������������$ ��������������������1����������� ����$� �������������������)�Sn���+� ���( � ���� ������������������������1������������%������������$��� ������$�������������������������+�%�)���������)���+������������������� ���� ���� � �� SnSb��/����� �( ����)� ������ ��� ��������%� ��� ���� ���$� ��������������$�$����������������������SnSb��&�������� +�%�)����� ���Al����Cr������$���%� �����"���������������������������� ����(�����������������$�������$�

���������)���� ����������)� ����������������������$�������������������������� �����������������)�����������)�� �$���������)����������)�������������������$���������%��$� ������$� �� �$������ ����–����� I�� )��� � �� �����%��� �)� ��+�� ����������������������(����������0�������������(�����$������������� � �%�������������� ��� ���������*������������������%������������������������)���������������������)������-����)� ��������������������������$�$�������������������������������������)� ���$�� $�-������������(����� �����)���������������–�����$���(�������� ��������

.����� ��������� ��� %����� �������)� ��� � �����$� 1������� �����$� ����������

(0,9⋅1014 �⋅��-2, 5⋅1014 �⋅��-2, 5⋅1015 �⋅��-2�����$���������������������������� InSb<Sn> �������0–13).

.������� �������������������� �������������������������� ���)� ������+�����������)�

�������� ����������� ��� ������%��� ����(�+�� �,������� �� �������$� InSb<Sn>� �� ����������$������������������)����������������� �–3)⋅1016 ��-3���� �–3)⋅1018 ��-3���)���%�$����-��$�1������� �����$�����������3�F���⋅1014 �⋅��-2��3�F����⋅1014�⋅��-2��3�F����⋅1015�⋅��-2. .�� ��� �� � ������ ���������� ��� ���� ���)� ���������� ������ ������������� ��� ���% ���)����$������ ������������� �� ������$�� ������ $�������� ���������� �����(�+�%�)� �)� ���$� �-$�

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

� � � � � � � � ��

�������� ������ �� �

�������

��������

���� �� ��� ��� ������� ��������

������ ����������� �n = 4⋅1017��

-3) � ��� �� ���� � ������ 1 – ��� ��� )� � – ��� �� )

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 11: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

39

1������� �����$��������������������������������% �������������������(�����������)�������� ������������� ������+� � ��%�� � ��������� ��$����$� �������������� "�� ���)����� ������������������ %����������������)�������+�����������������InSb���1�������������������� ��)�� ����)������������������������������

:�������������������� +�%�)���������� %����������������)���� ����������)� �������� ����������� ��� ������ � � $������� ������� ���)� � ������ ���� ��� ������� ����������������������#���� ����������+��"�������������)����������������)�� $�����%�����- +�%�)���������������������+�������������������������������%���$����������������(�+������1��� �������%�� ���������������)�������(����� ��������� $������������% ���)�������(�����$����������

/����������� %������������)������ �����"�������+�����������(�����������)������+��� ���������������$� �������������� �������%�)� ������� ��� ��)�� ����)�� )������� ���%����������������$�������������������)�����������)� ��"����������)+����� ��-�)��$�� $�����������������%������������)������(����� �

1016 1017 1018 1019-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8��� ���������

��⋅����

�⋅����

���⋅����

�⋅����

���⋅����

�⋅����

����������

�������� ���

n/n,

%

������������ ���

���. 10. ������ ���� ���� ����! ���!� ������ � ��������� ���� InSb<Sn>

����� �������� �������� � �����

1016 1017 1018

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1016 1017 1018 1016 1017 1018

��������

������

����������������

���

��������

������

������������ ���

��������

������

�� �����������

��� �����������

���. 11. )��� ����� ������� �� ����� ����� ��������� ���� InSb<Sn> �� � �����

�������� �������� � �����

1016 1017 1018 1019104

2x104

3x104

4x104

5x104

6x104

7x104

8x104

��� ���������

�� ����������

��� ����������

��⋅����

�⋅����

���⋅����

�⋅����

���⋅����

�⋅����

����������

���������

����

������������ ���

���� ��� ���� �������� � ���!� ������ � ��������� ���� InSb<Sn� ��� �������

�������� �������� � �����

100 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019

1016

1017

1018

1019

InSb 300 K

����������������

���

��

������ �� ����-2

���� ��� ������� ���� ����! ���!� ������

� ��������� ���� InSb ��� &�$��� �������

� ����� *���� � ���! – ��������� �� �

����� � �� ��� ��� ���! – ��� ���������

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 12: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

40

#� �����������%��� ��������$� ����������� ������������� ������� ���)� � ���� ��������������(�����������)� ������ ���������� �������)��+�� ������� � ������������������������)� �� ��� )���� �)� ����(�� ���������������(�� ������� � ���� ��+�%�)� 1������)� ����)�3����� ������ ����� ��$���������� ���$�1�����������+������������,����������������+��

�)��������������� InSb<Sn>��)����������� ����������+�n = 2,5⋅1018���-3.�,���������������)�������� +� �����%���� �� �������$� InSb�� ��� )���� ������ �������$� ���������� ������� ������%���������$�����$�����������(�����������)����+�������%�����:����� %�����������

�(��� ��%�)����������.��������[6]��)��� �(������������������+��(� ��InAs���)�)��(�������%���������������+��+��⋅1018���-3.

#������)� ������ �$� ����� �������(�� ������� � ������������� ������� ���$����%�)� ��������������������������%��$�������������������%�����–0,03 %.

5�� � �� �������� ��"��� ��������� �( ����)� �������������� InSb� ���������������� �����Al� ��� Cr� ��+� ���( � ��"�� ����"���� � $�����%� ������� ���)� ��"�� �������������+� ��� � ������%� ��������������� �� ������ ����"���� ����� � �����%����%� �$� $������-��������*�� %��������������)���� ����������)� ��������������������������������(�������������������InSb�������������������–16.

1016 1017 1018

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1017 10180,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Φ � ����

������

����������

���������

������������

��������

��������������������

∆n/

n, %

������� � ��� ��� ����

���� ��� ������ ���� ���� ����! ���!� ∆n/n ������� ��� ������� ���� ����

� ��������� ���� InSb ����� �������� �� &�$��� ��

15 ⋅��-2

1016 1017 1018 1019

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1017 1018

0

5

10

Φ � ����

�⋅����

����������������� ���������

∆ n/n

, %

����������� ���� � ����

InSb<Sn:Cr> InSb<Sn:Al> InSb<Sn:Al:Cr> InSb<Te>

���� ��� ������ ���� ���� ����!

���!� ∆n/n ��� ����� ������� ���� ���� � ��������� ���� InSb ����� ��������

�� &�$��� ��16 ⋅��-2

.���������������������������� %��������������)�������������������������������������

�)��-$������������ ����$����������InSb<Sn:Cr>, InSb<Sn:Al> InSb<Sn:Al:Cr >���)����������)��$����������������� �����$��������������1���������15 �⋅��-2������16��⋅��-2.

.������� � � �������������������������� ������� $������������������������1������

1016 �⋅��-2��.����� ��������� $���������������������(�+�%�)��)�InSb<Sn:Al:CrG�����% ����������� ������ ����(�� ������� � ��������������:������� � ��� �����������)�� ��� �����(���������� (���� ����)�������+��1�����$����� ���� ���������������)������+���(����-�������������������� ���������%����������!3-�5.

.������������� ���������������������������������������������)�����������������"E���(�����$��� �����?����5�����������"���������������InSb<TeG������������������������������������ ���%�)�����������������"E<Sn:Al:Cr>.

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 13: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

41

1017

1018

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Φ � ����

�⋅����

����������

����� �����������

∆µ/µ

, %

����������� ���� � ���

InSb<Sn:Cr> InSb<Sn:Al> InSb<Sn:Al:Cr> InSb<Te>

���� ��� ������ ���� �������� � ���!� ��� ����� ������� ���� ����

� ��������� ���� InSb ����� �������� �� &�$��� ��

16⋅��-2

1016

1017

1018

1019

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

����

������

����

������

����

������

����������

������

�����

∆KB/K

B,

%

������������ ���

���� ��� )��� ����� ������� ������!

���� ���� �! �� ����� � ������������ ����� �������� ������ &�$����� �������

� ����

5�� ��� ������ �� ����� ��� ��� ���� ��������� ������ ������������� ������� ���)� � �)� ���$�

������ ����$� ���� ����$� ��������� �� ������������$� InSb� �)� +� ��� ������%��$�������%� ��� ��$����$� �����������)$� � ��������� ��⋅1018� ��-3����� ��(���� ����� ��������)��������(�+�%�)��)����$�1�������

-�������������� �������������� ��(�����(�� �)�� ��������$� ��� ������� ����"���$� ������������$� ��������������� +� ��������� ��� ����������(�� ���������)� ��� ��� �����"�$�1������� �����$������������������������� ������"����(�%��������������)����������������-�$�� ����$������������$��������������� +�%�)���������%������⋅1018���-3.

/��������������������������(������������$���������������������� ������������������(������������%�������������)����������( ���(�����(���)��������������$����)���-��$� ��������� ��� � ��������� � �������� �� �������� ��� ����)� ����������+�� ��� ���+�������� �����������"��� ������������� ��$�������$�

6�%������;�&���/�1�/��&���0�������.��)

������(����� ����������)� +� ����$������ ����(��� ��������)� ������� ���)����$� ���1���������������������������������������,�� ���0�������������(�����$�����������%�� �������� ����)+�%�)� ������ ��(��� ����� �����������$� � �����$� �������� ����$�� )��������%������� Keithly-2000, Keithly-��� ��;!�� ��� (� ������� LakeShore� ���� ��;!��� �������������+�����������%��$���������������������������)���������������������������-����)����������$���������������%������������)����������)��������������������-������$�����������������������Hall Measurement System HMS��������;!������������������I������(���������������,��������.-���)�������$�������%��$����������%����������������I��������.-�� �� ��������� ����� I� �)� ���������)� ��������� ��� ��� ��)� ���������)� ��� ���������%��������������������,�-�����,�-��)����������)�$������������������������$���������������������������������������

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 14: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

42

������ ,�-�� ����������� �)� ����-����)� ������$� ��������%� �%���$� $�-������������������������� ����������� ����I�������������������������$��������������� �$� ��(�������)�� ���� ���������� ����������HMS-7504 ��������+�%�)�����������������$� ��� ����� ���� !�� �����)��� ��HMS-�������+��)��� ��+��$������(�

��-�� ��� ����)��� ��(���������10-����%��(�� ��� ������� ����������� � �-�+��� ��" � ��� ��������%� ���������%�� �������� ���� ���������� �������%�)� ����-������)���-�������������������������)��$�+� ���������� ��-�� (��� ����)��� �����-������������ ��������������� �����������)��������$��������������(�� ��������-�%��� � ����� � ����)�����(�� ������-����)� �����������������(����������������

)���� �����"���� ��� ��%���� �� ������ ������� ��������������� ��������� ����"�����������%�����������)��������I��

������ ,�-� ����������� �)� �����������$� ���������%� ������ $������������� �����-�����������)���� ������$�����������(�����������)����$�����������% �����������I��,����������� �������%� ���)(�+�%�)� ����)��� �����%���� �������� ����������)�� )��� �����)��%�������� ����� ������� ��������%��(�� �������������� �������1�������(�� �������� �-�����%��� �������� ��(�� �� ������������� ��-����%��� ������ � �����(�� ������%����� �Keithly-��������� ��(��� ����������)� �� ������������)�%�)����1��������������������(�����(���)� � �����������%���� ���(���������� ��(���-���������� )��� ��������� +�%�)� �� ��������� ���"��

�������°�������������������������������� ��� ���� � ���$� �������� �$��)�%� ����-

��%��� ���������� �� ��������� ��1���������������1�����$� ���$� �222-����� �)� �����(�����������������������%�����(������������-����)�����������)�����+����( ���������� ��������������� ����)��������������� �������������(��1��������� ����������� %������

7���� ��.���0������������� ���;�����;�����0� 3���/��1����� ��������;���� ����' ��)�����������: ����������

.����� ��������� ����� ��$���� ��� ������� ���� ��(������������%��$� �������������������$��������������)�������������(�����(���)�

��������3��)��� �������� ���������;3� ��;�����;�� ���0� ��0� �����#�*���� 3�� ������3���#�:� �"����������������;3). #��������������)���������������������� ����)�� ���

���� ��� *���� � ��� ��-� �� ����� HMS-7504): 1 – EM4; 2 – LakeShore 647; 3 – ��� ������� ��

4 – Keithley 485 Autoranging Picoammetr; 5 – Keithley 220; 6 – 7001 Switch System;

7 – 2000 Multimeter; 8 – PC IEEE-488 card; 9 – ���� � ��� �� – ���� �������� ���������� 11 – ����� � � �� – �� ����� ����� � �

���� ��� +����� ������ ����

�������� �������-2

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 15: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

43

����$�������� ����������)���(�����(�� �)� �� �������� ��������� �� �����������$� ���)�-����$� ��������� ��� ���� ������$� ��������������7� ������$�����������$� ��������%��$�������$�� ����$�� )����0�� �;�������)��� #�"2� �.�����������/75�� �*���)�� ��"����(��������� �� ���������$� ������������� ��� ���� ���������� � �� ������������� ������ ���������+�%�)����� �"����������������������������������������+�� ����� ���(�������-����)� +� �������%������ ���� �����$ ���$� ���������� +�%�)� �������)� ��(�����(�� �)�������)��(���������� ����������� ������������� �� � �������)�����$����������

���������(���(�����(���)� �������������$� ���)�����$� �����������������+��)������1����$� ������������"������(������������$� ������� ������������� ��$� ������-��� ���� +� ������� ������� ����������� ��������%� ���������� ��������������%�� �������%� ��������%����%��� ����$����������� ��������������$�

����������$���������������������������$���� ������������(������������$�������������$����%��$��������$��)�����������������)�����$�����������.�������� �������(����-��������$�������������5�*-������������$��)���+���������������)�����������������)���(�����(���)��������������$����)�����$����������������������$����%��$��������$�$��������� ��%�)� �)���� �����(�� ��-�� ��� $����%��� �������� ��� �%� ��������� ��������������$� ��(�����$� �)$��:)� �����(�� $����%��$� �����������+� ������ � ��� �%-����%������������$� ���)�����$�������������(�����������)��$�+�����������������-�� (������� �������� $����%��$� ��������� �����)��%� ����� ����� ��(�������%��� ��������%������������������������$��)�5�*-�����������������������������(����������)����-����+�� $����%��� �������� �����)��%� ����������� )�� ��������� �������)�� ���� �� ���)����� �������(�����(���)�

/������� ����������%� ����������� �������� �)(�+� ����������� ��� �������(���������)��� ��� +�%�)� ��� 1��� ������ ������� ������������� �������(�� ��(�����(�� �)� ����������������� ���������� �������� � $����%���� ��� (��� � ����� � � ��������� ��(������������ ���$��)�%� 1 ������ ����������)� ��������%��(�� ����� ,������� ��(������ ���1��� +�%�)� ������������ ����������� �� ��� )���� ���$����%�)� �������������� ������� ��-��������������%����%�����$���(������������$����������� ����+�%�)����� ���������� ���������� ��� �������� ��� ��������������� ���� ���� ��� ������� �� �������$� ����������$� ����$���������� ������������������(�������(���������(������ ��+��������)������� ��������)��� �� ����1��� ���������� ���������������(�� �������������� ����� ��(��� ����������� �������������� �����%���� ��� ����� ������ ��(�� ��� � ��� ��������%� ��� �������������)��������(���)��

�� (����������������������������������+�����"�����������%�����������)��,��������������$� ��(���������$� �����������$� �� ���������� ����������� ��(�����(�� �)�� )���$���������� �)� ������������� ���)�����$� ���������� +� ����%���� ����������� ��� � ����������� �������)� ��� ����� �)�� ��� �� ��� ����������������%� ������� ��+�� ����������-��"���)��������������������)�������$������������$�������� +�%�)���������� � ��������������� ���$�1�������� ��� ��������� �������%������ ������� ���� ����)� ��������(�����$��������������(������1 ���(�� ��������������������+���������������������������� �����������������������$���������

���������������� �%��$��������������(������������%����������������������-�����(���������������$�����������������������)��!(�����������)+� ���� ����������1��� ����)� ��%��$� �������$� ��(�����$� ����� +� �1��������� ��� )�� ���(����� �����$�

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 16: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

44

������%� ��������%��$� ���� �� ��� +�%�)� ��� ��%�$� ������$�� ���������� � ������� $������-�������� ����������)� �� ����(��%���� ��� ��1����������� �������$� ��(�� �� ��������� ��������������1����������� ��� ����(��%���� �������$� ��(�� �� �����%��� ������ ������-$ ������������1 ����������������)������������%��(����(�����(���)�

>�����������������)���1�������������� ����(��%�����������$���(�� ��"��+�������-������� � ����� � �(�������� � ������� ����$�������� ����������)� �������� �������������������)������� ���(�� �� ��1������������������� �����1����������(������)���(�� ���1��������(������������������� ����(��%������������ ���,������������������������-� ��������(���)�������������������� ���+��∆B = 1 J?���������������$���������������)�δB = 10-3������%��� ��������%����������������� ������(�� ���∆Bmin = 1 µ?�����)(����)������������%���� ���������� ��� ����������� �����%�����������������������(�����$����� ��������������� ?���������+�����������)����������(��������� ���(�� � ���������%��-� ����������� ��������� �9��/���������"�������$��������������+���������������)�������*� ���)���������)(�+� ���������������������1�������������� ����(��%�����������$���(�� ��.������� ��� ���������� ����(�� ���������)� +� �������� ����(��%���� ��������� ����������������(����� � �����������(��–�����������-���������� ������������ ������(����������� �������(����� � �������������������������� ������������������ +�%�)�������������������� ��–����9��"�� ������)+���������� ������ ���)� �������)��������%��(��������-����(���)�3max���������%������������������������ ����∆Bmin �������������–160 �9�

3 ����)�����������)���������%��(���������+�%�)� ���()����������

∑=

⋅=n

0j

jjHo BaU , (6)

���(��������������������� +�%�)��������������������������)�%

⋅=

⋅=

,dB

)B(dUG

dB

)B(dU

;)B(UG)B(U

XHoXHe

XHoXHe

(7)

��� !Ho, UHe –� ������%��� ��� �����)��� �������)� $����%���� ��� (��� ����������� 3X – �������)� ��� ����� ����������(�� �)�� aj –� ���1���+���� �������%��(�� �)� �� 8 –

���1���+�������1 �1 ���������-�������)��)�����������+�%�)�������� �������$� ���������%�� ��-$�����$����%������� (������-� �������(�����(���)�;!H / dB ���������%�)������ %���������-������)���1���������(�������-��(�� �)� ��� ��� ����(��� -����)����������

����������������(�����-�� ���������������)�����������-������$� ��(������������$� ��-

������� ����� ���������� ��������%� ��1������� �� ��%� ������ ����$� ��������� ��� �������������������(�� � ��� –� 1 �������%��-����(������(�� ��(������������(�� �������������

D r i f t

∆B∆B

∆U ( B )

B e B x

o

∆U ( B )o

∆U ( B )e

Magnet icinduct ion, B

Hal l vo l tage,U

U (B )H o

U = f (B)H o

U = f (B)H e

x

U (B )=H e xU (B )H o e

correction error

true (measuring)

���� ��� ,������ � �������! ���� �1� * ��� ���

%"''�

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 17: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

45

( 3���� ��� 3����� �+�� +� �������� ���� �������� ����������)� –� ����������������������������� ��� �������������� �� �������� � �)� )��(�� �����"���� ������������ ������ 1). 3�����+��������)���������������������%������1 ��������������%���������������������������������������� �������� ��� ��� = 1 ���� �������� ���� = 0,05 �����%����%� ������� F 500. ������� �������1�������������������������+�%�)������������∆B = 5 �?�

��� ���� � �������� ���������( � �$��)�%:� �������� ����� ������� ������� ��� �������3��������%���������������%����������������������1������+������)��������� ��+�%�)��� �����1������ ���� ����-����� 9������� ���� ������� +� ������+� �������)� ��(�������������)����������� ��������(������1��� ����)��������$���(�������"��

��������������%������������������������������)��:����+� ���( ����������������-���(���(�����(���)������������������ �����������������(������������ ���������������������� � ���)�� �� ������ � ��+��� ����"���� ������������%� ��� %������ ����������)� ��������$� ����$� ���������� � ��� �����������$� ���)�����$� ���������� :�� +� ����+�� ���������%��$�1 ������������� �%��$�������������������)�

!(������ ����������)�� ������������� �(����� ��� ������������ �������� ��� %������������������������������(�����������������)��

��������� �����������������( � ��� �������1 �������%�����$���������������� ����-����+��������)����������3��)����/���1� � ����' ���0��������)��$���������(������������-�����%������ ��(����� �����������)������(�������������� �������������� ��,������%�����������)� �� ��(�����$� �)$� +�,� ��������%� ���"�� ���� ���� I� �� ����$� ���������)� �������� ����������� �� ����(�+��2� G� �������� ���1�������3� F� ��14�K ��-2��*�� %�������������� ��� ������ ���� �������� �������� ����)� ��� ������������ ���1�������� �Magnet Technology-������@���������������

��������#�/�*��*�;����(����*���;���������:�����(������������%������������+� �������-��(������� ���������� )���� ���������� �� ��� %����� ��������� ����+�� ������������$� ������ � ������� ��(����������� –� ����������)� ������ � ��(�����(�� �)� ���������������$����+���$��������� ����( �� �� �%��$�������$���%��$���(�������-�������-��������������)��������� �������+��������%�����������������$�����������(������ ��������������������� ������� �������� ��(�����$� ���� ���� � ,��� ������������ ��(������ �)� �����������1������ �$� ������ � �� ��������� ��������� �����%����� ������ ���)��� ���-��������������)������(��� ��������������(��"���������%�����������������(� �������������������������)� ��"������$�� �����"����������������� �����������(���� �������������)������1����$� ������������� ������� �����(��1 ����)� �)� � � �%��$� ������$� ��(������������ ������� ����� ���������$�������$��� ����-�������$���������

����������� ������ �������$� ��$����� ��� ������ ����������)� ��(�����$� ������������ "�� �)� �����(��1 ����)� �)� �� ���������� ��������$� ���+���$� ��������%-�� ���+������������)�������$�������%�$����%��$����������������������7��%�� ������ �����������(��1 ����)��)�����(�+����������)�����%��$������$������������$�������%�$����%��$����������

7� 0����������� ��(�����$� ��������� ���������� ��� ��(�������� ������� ���������������-��(������� �������� �%46��"-'�-��� ������ ��� ��� ���� � )���� �$��)�%� ��������������������������������������(�� �� �����1����������������������)�����������)������� ��������"���)�����������(����������������)�

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 18: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

46

���� �2� ������ ������ ������ ��� ���� ��� ��

�)�%46��"-'�-������������ +�%�)���������������%��������������)������%�/���)6�,�

�����������%�����3%-� ��������������������������������������L��;*9.�M�����)�-����&<?�������

*����%�����������%�(����+����(����(�����������������+������ �,������������������%�����������)� ��� 1��������� � ���������� � �����"����� ������� ��� �����" +� ���� �,������������ %���������������)������� ���� �������(�����(���)��������������������������(��(����+����–������������

�)�����������������������������%46��"-'�-�������� ����������� %���������������-�)�� ��������������(����������������)��%"*7�-1”

����������� �� ���� �� �������� � �������� � ���� �������� �� ���� � ����� ���

� ������������� ������������������������ ������������������� ��� �����������

����� � ��������� ������� ������� ��� �������� �� ������� ����� ��� ������� ���� ���

��������� �� ��� ����� ����������������������������!������������������

���� ��� ������� �����$��� ��������� ������!

���� ��� ���� ���� ��� ������� �����$��� ���������

������ � ������! ���� ��� ����

�����;��!� #������������ ��;���� � *+,-24. ��������� ��(����� �)� �����������

������)��%�)� �� ��0"� �5���)�� �� ���������� ���������� �����)� �� �������$� ��)$� �)����� ����)� ���� ���)�����$� ��������� ��� �� ������ �����(����$� ������%�� ����� +������������(�������������������������)������������������������%�)�������$������$����+����������)��$���(��������������������+�%�)��������������,�� �������������%�)���������$���(��������)�����������%���� ��������������%�������������� ��� ���+���:����(������ ��������%�)�� ����������� ���� ������� ��� ����������� ���������)� ������ ���(�����(�� �)� �� ����$� �������$��������� � ��� ���� ���� ������������������������-

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 19: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

47

�� ������ ��"����(���������������$��������$�$��������� +�%�)�������������������������"��+���� ������ ��������������5�*-��������)���(������������)����-�� (����������%����� ������� ��(������ � ��� ���� �–�� ���� �)� �����������)� ����������$� ������� �����(�����������

�����(��1�%5!�– 24�������������)�����������)����������(�������� ���(�����-(���)��������������������� ��� ����$������$������� �������(������ ��$��)�%��������-��%��-��� �����������������������������������(�-��1����������������������������� ���(�� ��� ����)�� ����������)����%����%� ������� ����������)� ��� �� )��$� �������– ����������)� ��(�����(�� �)�� � ������ –� ����������)� ������� ���� �� ����� –� ����-��������������������

������)� ��������� ��(�����(�� �)� ��� ������� ���� ��� �������� �$���� ������������(���(�� ��(�� � �� ��1����$� ������� ���+������ �� +��� � ��������%��-��� ������ ��� �� )��� ���$����%�)�����������%�� �� ���������������)���(�����(���)��,������ ���)������)+�������������������%� ���%����%��������� ���+�� ��%��� ���������)�������-����)����������������������������)���(���������%�������+�%�)�����������%��������������"���)��������� ���������� ������������)�����1�������������� ��+�%�)� ��������(�������� �%�(�������������(������(���-��1����(�������������������������������������-�)���������$����1���+������������)��������� �������������������� +�%�)������1���+�����������)��/V�F������������������������������%��-��� ��������������������+�%�)����������)����������+�%�)�

���������� ���(����� ����)�� ���%��)���������������������)������� ���� �����������������)����������������(� ��$�����������%������������������������ +����������)�������� ����������)� �� ���-1���+������������)�

*�� %����� ���������%������� � ��(�����(�� �)������� �����������(����(-��� � ��0"� �� ���� ��(�� ��� -��%���� �������� ������������������������� ���5�����������������������.����� �� ������� ������ ������� ��(���-���� ��� ����� � ���� ���$�� ���������$������������(����(-��� � ,���� ������)+�%�)���-���� �������� �����(��1�� ����)� ���������)� ������ ���(�����(���)��)�����������(����(��� ������ ��%� ������� .

����������0� ��;������� ������������ � 3� �����&���� ��������. ��(����� ��������������������������������������������������(����������������������������������InSb, ���������� ��%�)� �� ��(�����$� ���������$� ��(���$� �������� ���+������� ��� ��������������������$��������� ������������������������%���(����������������(�����$����������$���(��������1������)����)���������+�%�)������)$������������(�����)�� ������������� �%�

��� �� �

���

���

���

���

���

���

� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��� ��� ���

������

����������

��

��

��

��

��

��

��

��

��

���

���

���

���

���

���

���

���

��

��

���

���� ��� �������� ���� ��� ����

� ����� � ���� � ����� ����� ���� �

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 20: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

48

���������� �����%� )�� �������� ��������(�� ���)�� � �)� ����"���)� ��������� ���+���������������(������� �

*������������������%���(�����$���������������+�����$������ �������)������������)�

�$�����(�����$����������$���(���$������� �����$�������������$� ����$���������(�������� �

��� ����� ���� �������� ��� � � ��������(�� ����� � ������ �. ,��� ������ )�� �� ��������%�

������������(������������(����������������� �������

���� ��� '�������� �� -). ��������� -������ ���� �

���. ��� '��� � ��������

���� ��������� ����� �

7� ���� ���� �)� ������� �������%�)� �� �����$����������� ���������� ��(�����7�������

������� ���������������������������������(�����7��������Egypsat���)�����������)���

������������������%�)��������������(�������)������� ����������� �������)�8(�� ��

��)��� ������������ � �%������������ ���������������

��2����;���� ����' ��)����������:

�������� �$�����������������������)������������������(�����(���)���������������

���������������(����������0�����������

• ����������� ��� ������ ����(���������� �������$� ������� �)� ��������������������������

• ������������(�����������)���(�����$����������������+������ ���������(�)������*�����

• ��1������������(�����������)������������$���(�����$����� • ����������� ������ ���������� N� ����� �)� �������������� ���(�������� ������������

1������������$�������������� ���$���������������

• ����������������������� �����������)����������)�������������(�����$�������

������ ��

,���������� ��� �����������%������������)��������� ���������� ��$���(�������-

" ����)���� �� ���-��������$������������������������������!3�5�������������������$�

�������� ����������� �� ��������%��$� ����$� ��%��$� ��� �����������$� ��(�����$� �����

����(����$� ������� ��� ������$� ����������$� ����������%� ��� ���������� ��������$�

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Page 21: SENSORS AND DEVICES FOR MEASUREMENT OF MAGNETIC …ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/42851/1/4_29-49.pdf · 2018. 9. 25. · 29 9 ˘.682.86:548.522+621.382.61 7ˇ˘)2 ˚ˇ ˇ 0˘˜˘

49

���+��$���(�����$���������������(��� ���� ��)����������)�$������������������������-

��������������������������������������;���(������������%������������)������������)���

�������� � ����� ������� ���������%���� ��$����� ������$� ����(���� �� ������������ ���

������������$�����

����0��

*������ ��������� ��� ��������� ������������� ������� �� �� ��� 7�������� ��������(���(��������7����������.� ����-��$���(����(������� �7�������

��������0����������� ������+� ��)� � ��� ���)��)� �� ������� ���������� � ��1������.���������������� ������������ ��� ����� � ���������� ��������� ������ � � ������ -��������� ���������������� ��� ����������� ��$������ �������� � .������%��(�� ���������� ��0%����%�������$������

1. Controlled growth of oriented amorphous silicon nanowires via a solid–liquid–solid (SLS) mechanism / D.P.Yu, Y.J.Xing,Q.L.Hang and other // Physica. – 2001. – E 9. – 2. 305–309.

2. Brudnyi V.N., Grinyew S.N., Stepanov V.E. Physica B. Cond. Matter. – 1995. – 212. – 2�429.

3. Bolshakova I. Improvement of radiation resistance of magnetic field microsensors. Sensors & � �!��"#$%������&$ical. – 1999. – 76. –�2��152–155.

4. Bolshakova I., Koptsev P., Melnyk I., Moskovets M., Krukovsky S., Zayachuk D. Control of parameters of III-V compound microcrystals and epitaxial layers by means of complex doping // Crystal Research and Technology. – 2001. Vol. 36. –�9��–10. – P. 989–997.

5. 3������������:��"�������7�3�������! �����)�*���(�. ����0�2�� ���� �� ���� � #-� "��� ��������� ������ ���������������� ����������� ��� !�� �! �� ���;�����������"��

������:������ ��-��– 1982. –����'���(� –������ 6. +�� ��*�,���:������ ��������2-�����*�����4�����)����;����� ���� �������������-

��� !�� �! ����� �������-���-� ���������� � ���0 � ��� �" � �������� ������ -������– 1986. –�9����–�����–8.

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua