一、系統(tǒng)背景

       測(cè)試半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)是表征和分析半導(dǎo)體材料的重要手段。我們可以根據(jù)霍爾系數(shù)的符號(hào)來判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，是N型還是P型；霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)。根據(jù)霍爾系數(shù)及其與溫度的關(guān)系可以計(jì)算載流子的濃度，以及載流子濃度同溫度的關(guān)系，由此可以確定材料的禁帶寬度和雜質(zhì)電離能；通過霍爾系數(shù)和電阻率的聯(lián)合測(cè)量能夠確定載流子的遷移率，用微分霍爾效應(yīng)法可測(cè)縱向載流子濃度分布；測(cè)量低溫霍爾效應(yīng)可以確定雜質(zhì)補(bǔ)償度。

       與其他測(cè)試不同的是霍爾參數(shù)測(cè)試中測(cè)試點(diǎn)多、連接繁瑣，計(jì)算量大，需外加溫度和磁場(chǎng)環(huán)境等特點(diǎn)，在此前提下，手動(dòng)測(cè)試是不可能完成的?；魻栃?yīng)測(cè)試系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)幾千到至幾萬(wàn)點(diǎn)的多參數(shù)自動(dòng)切換測(cè)量，系統(tǒng)由Precise S系列源表，2700 矩陣開關(guān)和霍爾效應(yīng)測(cè)試軟件 Cyclestar 等組成。可在不同的磁場(chǎng)、溫度和電流下根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算出電阻率、霍爾系數(shù)、載流子濃度和霍爾遷移率，并繪制曲線圖。

二、方案特點(diǎn)

       1、標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)可進(jìn)行在不同磁場(chǎng)和不同電流條件下的霍爾效應(yīng)和電阻的測(cè)量；

       2、測(cè)試和計(jì)算過程由軟件自動(dòng)執(zhí)行，能夠顯示數(shù)據(jù)和曲線；

       3、選擇變溫選件，可以進(jìn)行不同溫度條件下的霍爾效應(yīng)和電阻的測(cè)量；

       4、電阻測(cè)量范圍：0.1mW—50MW。

三、測(cè)試材料

       1、半導(dǎo)體材料：SiGe, SiC, InAs, InGaAs, InP, AlGaAs, HgCdTe和鐵氧體材料等；

       2、高阻抗材料：半絕緣的 GaAs, GaN, CdTe 等；

       3、低阻抗材料：金屬、透明氧化物、弱磁性半導(dǎo)體材料、TMR 材料等。

四、系統(tǒng)原理

       霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)主要是對(duì)霍爾器件的 I-V 測(cè)量，再根據(jù)其他相關(guān)參數(shù)來計(jì)算出對(duì)應(yīng)的值。

       電阻率：范德堡法測(cè)量電阻率需要圍繞樣品進(jìn)行 8 次測(cè)量。 電極 1、2 加電流電極 4、3 測(cè)電壓，和電極 2、3 加電流電極 1、4 測(cè)電壓，得到的電阻率稱之為 ρA；接下來電極 3、4 加電流電極 2、1 測(cè)電壓，和電極 4、1 加電流電極 3、2 測(cè)電壓，得到的電阻率稱之為 ρB。如果樣品均勻， ρA 和 ρB 比較接近，求它們的平均值 即能得到樣品的電阻率 ρa(bǔ)v =( ρA + ρB ) / 2。

 五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

六、系統(tǒng)配置

       源表：2臺(tái)雙通道SMU；

       連接線：237-ALG-2，Triax轉(zhuǎn)鱷魚夾連接線。

七、功能介紹

       1、可進(jìn)行霍爾效應(yīng)、I-V 特性、R-T 特性和 R-M 特性的測(cè)量；

       2、可得出參數(shù)： 方塊電阻、 電阻率、 霍爾系數(shù)、 霍爾遷移率、 載流子濃度和導(dǎo)電類型；

       3、 R-T 特性—固定磁場(chǎng)，電阻隨溫度而變化的特性曲線；

       4、R-M 特性—固定溫度，電阻隨磁場(chǎng)而變化的特性曲線；

       5、曲線繪制功能：I-V 特性—在不同磁場(chǎng)和不同溫度條件下的 I-V 特性曲線；

       6、R-T 特性—固定磁場(chǎng)，電阻隨溫度而變化的特性曲線；

       7、R-M 特性—固定溫度，電阻隨磁場(chǎng)而變化的特性曲線。