Analizator HSC efektu Halla

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.

https://haas.com.pl/produkt/analizator-hcs-efektu-halla/