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.
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
| Model | HCS 1 |
| Zakres pomiaru temperatury | Od LN2 do 600°C w różnych wersjach -160°C (chłodzenie kontrolowane) -196°C (szybkie chłodzenie) |
| Magnes | Dwa magnesy trwałe o mocy +/- 0,7T** Średnica bieguna 120 mm dla najwyższej równomierności (+/- 1% powyżej 50 mm) |
| Prąd wejściowy | DC 1nA do 125mA (8 rzędy / zgodność +/- 12 V) |
| Pomiar napięcia | DC 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 oporności | 10-4 do 107 (Ωcm)* |
| Zakres pomiaru stężenia nośnika | 107 do 1021 cm−3* |
| Zakres pomiaru mobilności | 0,1 do 107 (cm2/V s)* |
| Atmosfera | Próżnia, obojętna, utleniająca, redukująca |
| Dokładność temperatury | 0,05°C |
| Model | HCS 10 |
| Zakres pomiaru temperatury | Od LN2 do 600°C w różnych wersjach -160°C (chłodzenie kontrolowane) -196°C (szybkie chłodzenie) |
| Magnes | Elektromagnes 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 wejściowy | DC 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 napięcia | DC 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 oporności | 10-4 do 107 (Ωcm) |
| Zakres pomiaru stężenia nośnika | 107 do 1021 cm−3 |
| Zakres pomiaru mobilności | 10-2 do 107 (cm2/V s) |
| Atmosfera | Próżnia, obojętna, utleniająca, redukująca |
| Dokładność temperatury | 0,05°C |
| Model | HCS 100 |
| Zakres pomiaru temperatury | Od temperatury pokojowej do 500°C |
| Magnes | Magnes do 0,5 T (pole AC lub DC) Wielosegmentowa konfiguracja Halbacha, średnica wewnętrzna: 40mm, wysokość: 98 mm |
| Prąd wejściowy | DC 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 napięcia | DC 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 oporności | 10-5 do 107 (Ωcm) |
| Zakres pomiaru stężenia nośnika | 107 do 102 cm−3 |
| Zakres pomiaru mobilności | 1 ~ 107 cm2 V -1 s-1 |
| Atmosfera | Próżnia, obojętna, utleniająca, redukująca |
| Dokładność temperatury | 0,05°C |
Opcja pomiaru efektu Seebecka
| Model | HCS 1 | HCS 10 |
| Geometria próbki | długość 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 Sebeecka | od 1 μV/K do 2500 μV/K | od 1 μV/K do 2500 μV/K |
| Pomiar | Technika nachylenia z 10 odczytami/sek | Technika nachylenia z 10 odczytami/sek |
| Gradient ogrzewania | od 0,1 K do 20 K | od 0,1 K do 20 K |
| Termopara | Typ K | Typ 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.
![Fundusze Europejskie](/media/2020/04/unia3.png")
