半导体材料性质表征主要手段有哪些,请写出四种以上,并分别简述其表征材料的何种性质?

半导体材料性质表征主要手段有哪些,请写出四种以上,并分别简述其表征材料的何种性质?,第1张

四探针技术——测量电阻率ρ=1/σ和载流子浓度。

三探针技术——测量击穿电压,并得到电阻率。

Hall效应技术——测量Hall系数R,并得到迁移率(μ=Rσ)。

MOS电容-电压技术——测量MOS中的界面态和电荷等。

光电导衰退技术——测量少数载流子寿命。

霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数,以及判断材料的导电类型,是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。霍尔电势差是这样产生的:当电流IH通过霍尔元件(假设为P型)时,空穴有一定的漂移速度v,垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力(3-14-1)式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转,由于样品有边界,所以有些偏转的载流子将在边界积累起来,产生一个横向电场E,直到电场对载流子的作用力FE=qE与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止,即(3-14-2)这时电荷在样品中流动时将不再偏转,霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。如果是N型样品,则横向电场与前者相反,所以N型样品和P型样品的霍尔电势差有不同的符号,据此可以判断霍尔元件的导电类型。设P型样品的载流子浓度为p,宽度为b,厚度为d。通过样品电流IH=pqvbd,则空穴的速度v=IH/pqbd,代入(3-14-2)式有(3-14-3)上式两边各乘以b,便得到(3-14-4)称为霍尔系数。在应用中一般写成UH=KHIHB. (3-14-5)比例系数KH=RH/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度,单位为mV/(mA·T)。一般要求KH愈大愈好。KH与载流子浓度p成反比。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小,所以都用半导体材料作为霍尔元件。KH与片厚d成反比,所以霍尔元件都做的很薄,一般只有0.2mm厚。由(3-14-5)式可以看出,知道了霍尔片的灵敏度KH,只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差UH就可算出磁场B的大小。这就是霍尔效应测磁场的原理。


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