霍爾效應(yīng)測試

霍爾效應(yīng)是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當電流垂直于外磁場通過半導(dǎo)體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，如下圖所示。霍爾效應(yīng)測試中我們一般測試霍爾電壓VH、電阻率ρ、霍爾系數(shù)RH、載流子濃度n、霍爾遷移率μH等參數(shù)。

霍爾效應(yīng)

霍爾電壓

首先我們測試霍爾電壓VH，按下圖連接方式連接電路，施加一個垂直樣品平面的磁場B，然后點擊設(shè)置——輸出設(shè)置，將源表調(diào)為4線前面板輸出模式，再返回主界面點擊測量，將源表設(shè)置為電流源模式，設(shè)置源限值，點擊“OUTPUT”，向1至3方向輸入電流，測試2、4間電壓。

圖8霍爾電壓測試電路

注意：在2線模式下搭建和拆除電路，禁止在4線模式下插拔。

測試中會受到不等電勢位、愛廷豪森效應(yīng)、倫斯脫效應(yīng)等因素的影響，為了保證測試結(jié)果的準確度，測試中采取對稱測量法。首先我們規(guī)定磁場由下向上為正，電流由1向3為正。具體操作如下：

①、提供正向磁場（+B），正向電流（+I）；測得電壓V1；

②、提供正向磁場（+B），反向電流（-I）；測得電壓V2；

③、提供反向磁場（-B），反向電流（-I）；測得電壓V3；

④、提供反向磁場（-B），正向電流（+I）；測得電壓V4；

霍爾電壓為：

電阻率

測試電阻率我們使用范德堡技術(shù)，給相鄰的兩點提供電流，測試對立邊的兩點的電壓，此時不需要提供磁場，具體的操作如下圖9所示。

圖9范德堡技術(shù)測試方法

測試完成后利用測試所得的數(shù)據(jù)先計算出電阻率，計算出兩個電阻率的值ρA、ρB:

tS是以厘米為單位的樣品的厚度；

V1-V8代表電壓測量出的電壓；測得的電壓應(yīng)該小于5V，一般為mV；

I是以安培為單位流過樣品的電流；

fA、fB是基于樣品對稱性的幾何因數(shù)，如果樣品完美對稱則fA=fB=1，我們測試中一般選擇正方形的樣品，正方形是完美對稱的。

如果ρA、ρB相差大于10%，則測試的樣品不夠均勻，那使用范德堡技術(shù)就不能準確的確定電阻率，要放棄該方法測試。

其他參數(shù)

霍爾系數(shù)RH：

載流子濃度n：

霍爾遷移率μH:

VH為3.1中測試的電壓、tS為樣品的厚度、B為3.1測試中提供的磁場，I為3.1中提供的電流，ρ為3.2中測試所得的電阻率。通過上面的計算公式，我們可以將霍爾系數(shù)RH、載流子濃度n、霍爾遷移率μH都計算出來。

審核編輯 黃昊宇