Opis

Opis

Jeśli do urządzenia półprzewodnikowego ustawionego w polu magnetycznym zostanie przyłożony prąd, można zaobserwować tzw. efekt Halla. Jest to związane z siłą Lorentza, która powoduje, że nośniki ładunku poruszają się prostopadle do kołowych linii pola magnetycznego. W rezultacie tego następuje wzrost nośników ładunku po jednej stronie, co spowoduje powstanie pola elektrycznego wewnątrz urządzenia, prostopadłego do pola magnetycznego i kierunku prądu. Napięcie tego pola można zmierzyć i nazywa się je napięciem Halla.

Stan ustalony zostanie osiągnięty, gdy siła napięcia Halla i siły Lorentza kompensują się wzajemnie, zatem istnieje proporcjonalna zależność pomiędzy napięciem Halla, polem magnetycznym, prądem, tzw. współczynnikiem Halla. Współczynnik Halla zależy również od grubości próbki.

Współczynnik Halla można wyznaczyć mierząc napięcie Halla w danym polu i prądzie przy znanej grubości próbki.

W zależności od rodzaju próbki (typ p, typ n) napięcie Halla będzie dodatnie lub ujemne, a w przypadku tylko jednego nośnika ładunku (elektrony lub dziury) określa transport, gęstość nośnika ładunku i ruchliwość mogą zostać obliczone.

Możesz wybrać pomiędzy magnesem trwałym, który może mierzyć napięcie Halla w trzech różnych punktach pola (pole dodatnie, pole zerowe i pole ujemne), a magnesem elektrycznym, który może mierzyć w sposób ciągły podczas zwiększania natężenia pola magnetycznego, co zapewnia dokładniejszy pomiar .

Nasze przyrządy działają zgodnie z normami krajowymi i międzynarodowymi, takimi jak ASTM F76 – 08 (Standardowe metody testowe do pomiaru rezystancji i współczynnika Halla oraz określania ruchliwości Halla w półprzewodnikach monokrystalicznych). Zapewniają dokładny pomiar współczynnika Halla dla germanu, a także innych pierwiastków, w zależności od potrzeb Twojej firmy. Przyrządy do pomiaru Halla sprawdzają się również dobrze w różnych zastosowaniach, w tym w warunkach próżni, jeśli to konieczne. Wszystkie zebrane dane można łatwo śledzić i monitorować za pomocą oprogramowania dla systemu operacyjnego Windows.

Układ pomiarowy

System HCS umożliwia charakterystykę urządzeń półprzewodnikowych pod kątem ich właściwości transportu elektrycznego, w szczególności ruchliwości Halla, stężenia nośników ładunku, oporności i współczynnika Seebecka. Zintegrowane systemy nabiurkowe dostępne są w różnych konfiguracjach: od podstawowej – obsługiwanej ręcznie, do innowacyjnej konfiguracji Halbacha, ze zautomatyzowaną wysokotemperaturową, podstawą pozwalającą na charakteryzację najbardziej wymagających próbek.

Systemy mogą być wyposażone w różne uchwyty na próbki dla różnych geometrii i wymagań temperaturowych. Dostępna jest opcjonalna przystawka niskotemperaturowa (LN2), a także wersja wysokotemperaturowa do 800°C. W zależności od konfiguracji systemu, dostępny jest magnes trwały, elektromagnes chłodzony wodą lub magnes Halbacha, zapewniający natężenie pola magnetycznego do 1 Tesli. Kompleksowe oprogramowanie oparte na systemie Windows oferuje łatwy w obsłudze graficzny interfejs użytkownika do kontrolowania parametrów systemu, definiowania procedur pomiarowych i profili temperaturowych, a także pozwala na łatwą ocenę, prezentację i przechowywanie danych.

Funkcje pomiarowe:

  • Stężenie nośnika ładunku (warstwa [1/cm²] / masa [1/cm³])
  • Stała Halla [cm³/C]
  • Mobilność Halla [cm²/Vs]
  • Rezystancja warstwy [Ω]
  • Rezystywność [Ωcm]
  • Przewodność [S/cm]
  • Alpha (poziomy/pionowy stosunek oporu)
  • Oporność magnetyczna
  • Współczynnik Seebecka [μV/K]

Funkcje systemu:

  • Gazoszczelna komora pomiarowa umożliwiająca pomiary w określonych atmosferach lub warunkach próżni
  • Magnesy o średnicy 120 mm zapewniają najwyższą jednorodność pola i maksymalną dokładność, a także największe mierzalne rozmiary próbek
  • Modułowa konstrukcja systemu z możliwością rozbudowy
  • Wersja wysokotemperaturowa do 600°C / 873 K
  • Opcja oświetlenia za pomocą diody LED (wiele długości fal)
  • Wzmacniacz lock-in w celu uzyskania najniższych pomiarów hałasu
  • Złącze do podłączenia zewnętrznej elektroniki
  • Zintegrowany pakiet oprogramowania zapewniający łatwą obsługę
  • Opcja pomiaru współczynnika Seebecka do zastosowania przy gradientach temperatury do 20 K

Opcja z magnesem trwałym (HCS 1)

Podstawa HCS 1 wyposażona jest w dwa magnesy neodymowe, zamontowane na ruchomych sankach, które opcjonalnie można zautomatyzować. System może być wyposażony w przystawkę niskotemperaturową lub wysokotemperaturową.

Opcja z elektromagnesem (HCS 10)

Opcjonalnie do magnesu trwałego dostępny jest zestaw z elektromagnesem. Elektromagnes chłodzony wodą współpracuje z programowalnym zasilaczem i przełącznikiem zmiany kierunku prądu. Zasilacz może podawać prądy o natężeniu do 75 A, co daje zmienne natężenie pola magnetycznego do +/-1 T.

Opcja Halbacha (HCS 100)

HCS 100 wykorzystuje magnes w konfiguracji Halbacha (magnes trwały w konfiguracji pierścienia) w celu przyłożenia do próbki pola magnetycznego prądu stałego lub prądu przemiennego. W połączeniu z prądem przemiennym dostarczanym przez wzmacniacz Lock-in, konfiguracja ta jest potężnym narzędziem do badania trudnych próbek, ponieważ w większości przypadków można stłumić występujące przesunięcia, a także szum.

HCS 100: Magnes Halbacha (konfiguracja pierścieniowa)

HCS 1: Wymienialne czujniki z pamięcią EPROM umożliwiające szybką wymianę i korzystanie z czujnika

Specyfikacja

ModelHCS 1
Zakres pomiaru temperaturyOd LN2 do 600°C w różnych wersjach
-160°C (chłodzenie kontrolowane) -196°C (szybkie chłodzenie)
MagnesDwa magnesy trwałe o mocy +/- 0,7T**
Średnica bieguna 120 mm dla najwyższej równomierności (+/- 1% powyżej 50 mm)
Prąd wejściowyDC 1nA do 125mA (8 rzędy / zgodność +/- 12 V)
Pomiar napięciaDC Niski poziom szumów / niski dryft 1 μV przy 2500 mV, wzmocnienie o 4 rzędy wielkości, rozdzielczość cyfrowa: 300 pV
Czujnik / geometria próbki:

– od 5 x 5 mm do 12,5 x 12,5 mm, maksymalna wysokość próbki 3 mm

– od 17,5 x 17,5 mm do 25 x 25 mm, maksymalna wysokość próbki 5 mm

– od 42,5 x 42,5 mm do 50 x 50 mm, maksymalna wysokość próbki 5 mm

– podstawa wysokotemperaturowa, 10 x 10 mm, max. wysokość próbki 2 mm

Zakres pomiaru oporności10-4 do 107 (Ωcm)*
Zakres pomiaru stężenia nośnika107 do 1021 cm−3*
Zakres pomiaru mobilności0,1 do 107 (cm2/V s)*
AtmosferaPróżnia, obojętna, utleniająca, redukująca
Dokładność temperatury0,05°C
ModelHCS 10
Zakres pomiaru temperaturyOd LN2 do 600°C w różnych wersjach
-160°C (chłodzenie kontrolowane) -196°C (szybkie chłodzenie)
MagnesElektromagnes o zmiennym polu prądu stałego +/-1 T, średnica bieguna 76 mm, zasilanie 75A/40V.
Przełącznik zmiany kierunku prądu do pomiaru dwubiegunowego. Alternatywna opcja AC dla zmiennego pola magnetycznego z użytecznym polem ~1T, przy częstotliwość do 0,1 Hz
Prąd wejściowyDC 1 nA do 125 mA (8 dekad / zgodność +/- 12V)
AC 16 μA do 20 mA i impedancja wejściowa: >100 GΩ od 1 mHz do 100 kHz
Pomiar napięciaDC niski szum/niski dryft 1 μV do 2500 mV, wzmocnienie o 4 rzędy wielkości, rozdzielczość cyfrowa: 300 pV
AC 20 nV do 1 V, Zmienne czasy całkowania i wzmocnienie
Czujnik / geometria próbki:– od 5 x 5 mm do 12,5 x 12,5 mm, Maksymalna wysokość próbki 3 mm
– od 17,5 x 17,5 mm do 25 x 25 mm, Maksymalna wysokość próbki 5 mm – od 42,5 x 42,5 mm do 50 x 50 mm, Maksymalna wysokość próbki 5 mm – Płyta wysokotemperaturowa, 10 x 10 mm, max. wysokość próbki 2mm
Zakres pomiaru oporności10-4 do 107 (Ωcm)
Zakres pomiaru stężenia nośnika107 do 1021 cm−3
Zakres pomiaru mobilności10-2 do 107 (cm2/V s)
AtmosferaPróżnia, obojętna, utleniająca, redukująca
Dokładność temperatury0,05°C
ModelHCS 100
Zakres pomiaru temperaturyOd temperatury pokojowej do 500°C
MagnesMagnes do 0,5 T (pole AC lub DC)
Wielosegmentowa konfiguracja Halbacha, średnica wewnętrzna: 40mm, wysokość: 98 mm
Prąd wejściowyDC 1nA do 125mA (8 rzędy / zgodność +/- 12 V)
AC 16 μA do 20 mA i impedancja wyjściowa: >100 GΩ od 1 mHz do 100 kHz
Pomiar napięciaDC niskie szumy/niski dryft do 1 μV przy 2500 mV, wzmocnienie o 4 rzędy wielkości, rozdzielczość cyfrowa: 300 pV
AC 20 nV do 1 V, cechy: impedancja wejściowa w zakresie GΩ , zmienne czasy całkowania i wzmocnienia
Czujnik / geometria próbki:do 10 x 10 mm, maksymalna wysokość próbki 2,5 mm
Zakres pomiaru oporności10-5 do 107 (Ωcm)
Zakres pomiaru stężenia nośnika107 do 102 cm−3
Zakres pomiaru mobilności1 ~ 107 cm2 V -1 s-1
AtmosferaPróżnia, obojętna, utleniająca, redukująca
Dokładność temperatury0,05°C

Opcja pomiaru efektu Seebecka

ModelHCS 1HCS 10
Geometria próbkidługość 6 mm do 15 mm,
szerokość 1 mm do 10 mm, wysokość cienkiej folii do 2 mm
długość 6 mm do 15 mm,
szerokość 1 mm do 10 mm, wysokość cienkiej folii do 2 mm
Współczynnik Sebeeckaod 1 μV/K do 2500 μV/Kod 1 μV/K do 2500 μV/K
PomiarTechnika nachylenia z 10 odczytami/sekTechnika nachylenia z 10 odczytami/sek
Gradient ogrzewaniaod 0,1 K do 20 Kod 0,1 K do 20 K
TermoparaTyp KTyp K

Czujnik HCS do pomiaru efektu Seebecka

Akcesoria

  • Dostępne są różne uchwyty na próbki umożliwiające wykonywanie pomiarów od LN2 do 800°C.
  • Uchwyt uchwytu próbki zamyka szczelną próżniowo komorę pomiarową.
  • Komora pomiarowa wyposażona jest w wlot i wylot gazu, dzięki czemu pomiary można wykonywać w kontrolowanych i zmiennych atmosferach.