半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展日新月異,涉及到我們生活的方方面面,如智能手機、平板電腦、地鐵、汽車等等。隨著應(yīng)用的不斷深入,對于半導(dǎo)體材料表征的要求也越來越高,而霍爾效應(yīng)測試表征能直接測試出材料的電阻率、遷移率和載流子濃度及類型等,高精度的霍爾表征就變得尤為重要。
目前市面的霍爾測試主要分為直流霍爾測試、交流磁場霍爾測試、快速霍爾測試三種方法。
1、直流(DC)霍爾測試
一種比較通用的技術(shù),對于霍爾測試而言,霍爾電壓的精準測量至關(guān)重要。通常儀器測的電壓中包含霍爾電壓、偏置電壓、熱電壓等。普通的半導(dǎo)體材料的霍爾電壓很大,偏置電壓、熱電壓等誤差信號占比很小,所以分辨出霍爾電壓比較容易。傳統(tǒng)的儀表都采用這種測量方式。
2、交流磁場(AC)霍爾測試
對于低遷移率等材料,霍爾電壓遠遠小于誤差電壓,用傳統(tǒng)的直流磁場的方式測試很難測準確,AC交流磁場測試方法可以利用鎖相放大器提取霍爾電壓并將信號放大,再通過高精度的電壓表將霍爾電壓進行準確的測量。這種方式可測得的材料的遷移率低至10-3cm2/v s。市面上采用AC交流磁場測試方法的儀器有Lake Shore的8400系列(加AC交流磁場選件)霍爾測試系統(tǒng),系統(tǒng)測試功能強大,可以根據(jù)樣品需求選擇高溫、低溫、高阻、低阻、偏壓等選件。
3、快速霍爾測試技術(shù)(FastHall)
美國Lake Shore公司的新★利,其新產(chǎn)品是M91快速霍爾測試儀。FastHall不需要像上述兩種方法一樣通過翻轉(zhuǎn)磁場去除偏置電壓誤差。FastHall基于互易定理,利用旋轉(zhuǎn)電流的方式達到和反轉(zhuǎn)磁場一樣的效果,大大提高測試速度,而極快的測試速度可以有效避免溫度和偏置電壓的影響,使測試更精確。M91還具備直流測試功能,并能夠與您已有的永磁鐵、電磁鐵、超導(dǎo)磁體配合使用。例如和各個廠家的超導(dǎo)磁體,PPMS等設(shè)備進行連用,在高磁場及低溫下進行快速的霍爾測試。
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