Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 725-732 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:01980001503072500

Effets galvanomagnétiques dans les semiconducteurs anisotropes inhomogènes Application à la caractérisation des films de silicium sur saphir

S. Cristoloveanu, J.H. Lee et A. Chovet

Laboratoire de « Physique des Composants à Semiconducteurs » ENSER, 23, avenue des Martyrs, 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
The galvanomagnetic effects have been theoretically analyzed for anisotropic semiconductors where the effective mass, the relaxation time and the carrier concentration, show one-directional inhomogeneities. The particular relationships defining the Hall effect, the transverse and the longitudinal magnetoresistance in a wide range of magnetic inductions are given. Our results are especially applied to the characterization of n-type Silicon On Sapphire thin films, where the non-uniformity occurs along the epitaxial direction. The comparison with the experiments allows to determine firstly the anisotropy coefficient of the film and secondly, for different inhomogeneous models, the carrier mobility at Si-SiO2 interface, the carrier concentration and the mean value of the mobility.

Résumé
Nous étudions du point de vue théorique les effets galvanomagnétiques dans des semiconducteurs anisotropes présentant des inhomogénéités unidirectionnelles de la masse effective, du temps de relaxation ou du dopage. En particulier, nous déduisons les relations qui gouvernent l'effet Hall et les effets de magnétorésistance longitudinale et transversale, dans une très large gamme d'inductions magnétiques. Nos résultats sont appliqués à la caractérisation des couches minces de Silicium (type n) Sur Isolant, où l'inhomogénéité est dans la direction de l'épitaxie. La comparaison avec les expériences permet de trouver le coefficient d'anisotropie du film et de déterminer pour divers modèles plausibles d'inhomogénéité, les mobilités à l'interface Si-SiO2, les densités de porteurs et les mobilités moyennes.

PACS
7220J - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, and trapping semiconductors/insulators.
7220M - Galvanomagnetic and other magnetotransport effects semiconductors/insulators.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
2530F - Metal insulator semiconductor structures.

Key words
carrier relaxation time -- effective mass band structure -- magnetoresistance -- semiconductor insulator boundaries -- silicon -- silicon compounds -- inhomogeneous anisotropic semiconductors -- sapphire -- galvanomagnetic effects -- effective mass -- relaxation time -- carrier concentration -- Hall effect -- longitudinal magnetoresistance -- magnetic inductions -- epitaxial direction -- anisotropy coefficient -- carrier mobility -- Si SiO sub 2 interface -- transverse magnetoresistance -- n type Si thin film -- elemental semiconductors