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1、半導體專題實驗,實驗三 Van Der Pauw量測與霍爾效應,實驗目的,利用 Van Der Pauw 四點探針法和霍爾效應 (Hall effect)，量測半導體中多數載子濃度與遷移率 (mobility) 。,The Van Der Pauw Method Original paper by L. J. van der Pauw in 1958 http:/electron.mit.edu/gsteele/vanderpauw/vanderpauw.pdf,19世紀 以I/V的關係測量電阻 發現電阻值不只和物質相關也和其形狀相關,20世紀初 發現是carrier density (n)
2、和 mobility () 決定物質的導電情形而不是電阻率,霍爾效應 (Hall Effect),Edwin H. Hall 於1879年發現在帶電流的薄金屬片上加磁場時會出現一反向電壓 霍爾效應是電場和磁場在移動中的電荷上所施力的結果。 此效應用來分辨一個半導體是N型還是P型並且可測量到majority carrier的concentration和mobility。 霍爾效應有時也被廣泛用在electric probe等其他電路應用上。,霍爾效應 (Hall Effect),霍爾效應 (Hall Effect),For p-type:,Remember, Hall effect is use
3、d to measure majority carrier density. For minority carrier density, we use Haynes-Shockley experiment.,霍爾效應 (Hall Effect),For n-type:,同理可得,霍爾效應 (Hall Effect),Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,只要在測量時滿足下列四項要求，即使不知道電流的分布情形，仍然可以量測出材料的電阻率： 量測的四個接觸點的位置必在待測樣品的邊 緣。 焊接或黏接的接觸點面積必須非常小。 待測樣品平板的厚度必須非常均勻 待測平板的表面必須是sin
4、gly connected，亦即是待測表面沒有isolated hole。,在x軸上任取三點M、O、P，由M點灌入的電流將成輻射狀流動。 根據電磁學，距離M點r處的電流密度可表為 電場強度 ，可求得O、P兩點的電位差為：,Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,電流 由N點流出，則O、P兩點的電位差為,Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,Van Der Pauw 四點探針法中公式(1)的導證,量測時的注意重點,焊接時的穩定以及接觸良好 樣本的均勻度和正確的厚度 樣本上均勻的溫度 以避免 thermomagnetic effects 可在暗室中操作 以避免photoconductive effects 樣本的大小要遠大於其厚度,實驗原理,以M.K.S.制列舉公式中各項數值之單位,實驗原理,如何由 Van Der Pauw 量測來判定晶片型別？,: n-type : p-type,(當磁場 往內射入晶片時),vs.,Original quote:,方程式,由量測求出,由量測求出,素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载!,