具体测试对象:
半导体体单晶(Si、GaAs、InP等)
外延薄膜(InGaAs/InP等)、掺杂或退火半导体薄膜
二维电子气结构、二维半导体材料、辐照改性半导体等
原理:在垂直于样品平面的磁场作用下,样品内通入恒直流电,载流子受洛伦兹力偏转并在侧向累积形成霍尔电压。由霍尔电压的极性与幅值,结合电阻率测量,获得载流子类型、浓度及迁移率。常用范德堡法或霍尔棒结构。
作用:定量测定半导体材料的载流子浓度、迁移率及导电类型,评估掺杂效率与杂质补偿度。可为器件模拟提供输运参数,分析离子注入或退火工艺对电学特性的影响,评价异质结二维电子气的输运性能。
样品须制成厚度均匀的薄片或薄膜,表面平坦。范德堡法要求在样品边缘或四角制备欧姆接触电极,电极尺寸远小于样品边长。薄膜若生长于导电衬底上,衬底电导须远低于膜层或使用绝缘衬底。电极接触电阻须比样品体电阻低两个量级以上,且I-V特性呈严格线性。高阻样品须在干燥环境中采用三同轴屏蔽与保护环结构。
3.1非欧姆接触引入整流效应。
金属-半导体界面势垒导致I-V非线性,霍尔电压测量回路出现额外压降,使迁移率被低估,须预先扫描各电极间I-V特性验证线性。
3.2少数载流子与混合导电干扰。
补偿半导体或宽禁带材料中多导电通道并存,单载流子模型失效,须通过变温霍尔测量分离各通道贡献。

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