Análisis del efecto Hall

HCS L36

Caracterización de semiconductores y componentes

Descripción

Al grano

Los sistemas Linseis HCS L36 se utilizan principalmente para caracterizar materiales semiconductores. Pueden determinar tanto la constante Hall como la resistencia específica, así como la concentración de portadores de carga y las movilidades Hall de las muestras derivadas de éstas. La unidad base de sobremesa está disponible en distintas configuraciones, que pueden equiparse con diferentes portamuestras para distintas geometrías de muestra y requisitos de temperatura.

Una extensión opcional de baja temperatura para el uso de nitrógeno líquido y una versión de alta temperatura de hasta 800 °C garantizan que se puedan cubrir todas las áreas de aplicación imaginables. Los electroimanes y los imanes permanentes integrados proporcionan campos magnéticos fijos o variables de hasta casi un Tesla. El software asociado, completo y basado en Windows©, permite registrar sin complicaciones las curvas I-V e I-R, así como medir y evaluar la movilidad Hall, la conductividad eléctrica y la concentración de portadores de carga.

Los sistemas Linseis HCS L36 pueden medir una amplia variedad de materiales, como Si, SiGe, SiC, GaAs, InGaAs, InP, GaN (tipo N y tipo P), así como capas metálicas, óxidos metálicos y muchos más. Estaremos encantados de demostrarte el rendimiento del dispositivo mediante mediciones de muestra en nuestro laboratorio de aplicaciones.


Funciones de medición:

  • Densidad de portadores de carga (capa [1/cm²]/material sólido [1/cm³])
  • Constante Hall [cm³/C]
  • Movilidad de reverberación [cm²/Vs]
  • Resistencia de la chapa [Ω]
  • Resistencia específica [Ωcm]
  • Conductividad eléctrica [S/cm]
  • Alfa (relación entre la resistencia horizontal y la vertical)
  • Magnetorresistencia
  • Coeficiente Seebeck (µV/K)


Características del aparato:

  • Cámara de medición estanca al gas, que permite realizar mediciones en atmósferas definidas o en condiciones de vacío
  • Imanes de 120 mm de diámetro para la mayor homogeneidad de campo y la máxima precisión (son posibles muestras de hasta 50 mm x 50 mm)
  • Diseño de sistema modular y actualizable
  • Versión de alta temperatura hasta 600°C/873K
  • Opción de iluminación LED (son posibles varias longitudes de onda)
  • Amplificador lock-in opcional para mediciones con ruido mínimo
  • Conexión para utilizar electrónica de medida externa
  • Paquete de software integrado para un manejo sencillo

Características únicas

Opciones de medición versátiles:

Determinación de la constante de Hall, la resistencia específica, la concentración de portadores de carga y la movilidad de Hall.

Amplio rango de temperaturas: es posible realizar mediciones desde
bajas temperaturas (LN2) hasta 600°C.

Diseño modular del sistema: personalizable con varios portamuestras y extensiones de temperatura.

Gran homogeneidad de campo: imanes de 120 mm para una precisión máxima.

Software integrado: manejo sencillo y análisis exhaustivo de los datos.

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Especificaciones

Negro sobre blanco

MODEL

HCS L36 Basic

Temperature range:From LN2 up to 600°C in various versions
-160°C (controlled cooling)
-196°C (cooling)
Magnet:Permanent magnets up to 0.70
T DC field
Pole diameter 120 mm
Two magnet setup for bipolar
measurement.
Power supply:DC 1nA up to 125mA (8 decades / compliance +/- 12V)
Voltage measurement:DC low noise / low deviation 1μV up to 2500mV, 4 decades gain, digital resolution: 300pV
Sensors/ sample geometry:- Seebeck Sensor, Illumination
Sensor, Gated hall bar
- from 5 x 5 mm2 to 12.5 x 12.5 mm2, maximum sample height 3 mm
- from 17.5 x 17.5 mm2 up to 25 x 25 mm2, maximum sample height 5 mm
- from 42.5 x 42.5 mm2 up to 50 x 50 mm2, maximum sample height 5 mm
- High temperature plate, 10 x 10mm2, max. sample height 2mm
Resistance range:10-4 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration:10⁷ up to 5 × 10 22 cm⁻³
Mobility range:Voltage range 10 mV -100 V
Current range 1 μA -100 mA
Atmospheres:Vacuum, inert, oxidizing, reducing
Temperature accuracy:0.001°C
Option: Gate-biasVoltage range 10 mV -100 V
Current range 1 μA -100 mA

MODEL

HCS L36 Ultimate

Temperature range:From LN2 up to 600°C in various versions
-160°C (controlled cooling)
-196°C (quench cooling)
Magnet:Electromagnet with 76 mm of pole ciameter. AC power supply for measurements up to 0.1 Hz at up to +/- 40 A
Power supply:DC 1nA up to 125mA (8 decades / compliance +/- 12V)
AC 16 μA up to 20 mA and input impedance: >100 GigaOhm from 1 mHz to 100 kHz
Voltage measurement:DC low noise / low deviation 1μV up to 2500mV, 4 decades gain, digital resolution: 300pV
AC 20 nV up to 1V, variable integration times and gain
Sensors/ sample geometry:- Seebeck Sensor, Illumination Sensor, Gated hall bar
- from 5 x 5 mm2 to 12.5 x 12.5 mm2, maximum sample height 3 mm
- from 17.5 x 17.5 mm2 to 25 x 25 mm2, maximum sample height 5 mm
- from 42.5 x 42.5 mm2 up to 50 x 50 mm2, maximum sample height 5 mm
- High temperature plate, 10 x 10 mm2, maximum sample height 2 mm
Resistance range:10-4 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration:103 up to 1023 cm−3
Mobility range:10⁻³ ~ 10⁷ cm² V⁻¹ s⁻¹
Atmospheres:Vacuum, inert, oxidizing, reducing
Temperature accuracy:0.001°C
Option: Gate-biasVoltage range 10 mV -100 V
Current range 1 μA -100 mA

MODEL

HCS 100 (HCS L36 Advanced)

Temperature range:Operating temperature up to 600°C
LN2 up to 600°C in various
versions
Magnet:Magnetic field up to 0.5 T (AC or DC field)
Multi-segment Halbach configuration
Frequency: 0.01 to 1 Hz
Power supply:DC 1 nA up to 125 mA (8 decades / Compliance +/- 12 V)
Voltage measurement:DC low noise / low deviation 1μV up to 2500mV, 4 decades gain, digital resolution: 300pV
AC 20 nV up to 1V, Features: GΩ range input impedance, variable integration times
and amplfication
Sensors/ sample geometry:- Seebeck sensor, light sensor, gated Hall bar
- from 5 x 5 mm to 12.5 x 12.5 mm
Maximum sample height 3 mm
- High-temperature circuit board
from 10 x 10 mm,
max. sample height 3 mm
Resistance range:10-4 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration:103 up to 1023cm-3
Mobility range:10-3 ~ 107 cm2V-1s-1
Atmospheres:Vacuum, inert, oxidizing, reducing
Temperature accuracy:0.001°C
Option: Gate-biasVoltage range 10 mV -100 V
Current range 1 μA -100 mA

HCS L36 Imán Halbach avanzado (configuración donut)

HCS L36 Basic: Sensores intercambiables con una EEPROM, para un uso sencillo plug-and-play.

Accesorios disponibles

  • Hay varios portamuestras disponibles para realizar mediciones desde LN2 hasta 600 °C.
  • El asa del portamuestras cierra la cámara de medición al vacío.
  • La cámara de medición está equipada con una entrada y una salida de gas para que las mediciones puedan realizarse en una atmósfera controlada y cambiante.

Las variantes magnéticas del HCS

Appareils HCS HALL

Opción electromagnética (HCS L36 Ultimate)

Hay disponible un kit de electroimán como alternativa al imán permanente. El electroimán refrigerado por agua funciona en combinación con una fuente de alimentación programable y un interruptor inversor. La fuente de alimentación puede aplicar corrientes de hasta 75 A, lo que da lugar a una intensidad de campo magnético variable de hasta +/-1 T.

Vista detallada del cuerpo de medición

Opción imán permanente (HCS L36 Basic)

El HCS 1 está equipado con dos circuitos magnéticos (de neodimio), montados sobre un carro móvil que puede automatizarse opcionalmente. El sistema puede equiparse con una extensión de baja temperatura y otra de alta temperatura.

Opción Halbach (HCS 100 (HCS L36 Avanzado))

El HCS 100 utiliza un imán en configuración Halbach (imán permanente en configuración de donut) para aplicar a la muestra un campo magnético de corriente continua o alterna. En combinación con una corriente alterna suministrada por un amplificador lock-in, esta configuración es una potente herramienta para analizar muestras difíciles, ya que en la mayoría de los casos se pueden suprimir las desviaciones y el ruido.

Software

Hacer visibles y comparables los valores

Todos los dispositivos LINSEIS están controlados por PC, y los módulos de software individuales funcionan exclusivamente con sistemas operativos Microsoft® Windows®. El software integrado facilita la manipulación, el control de la temperatura, la adquisición y el análisis de datos.

General:

  • Rutina NIST para encontrar los ajustes óptimos de medición y obtener resultados muy precisos
  • Prueba de conexión ampliada
  • Posible integración de electrónica externa
  • Almacenamiento opcional de la base de datos
  • Integración opcional de un amplificador lock-in
  • Reconocimiento automático de sensores (EEPROM)
  • Evaluación automática
  • Control de refrigeración totalmente automático
  • HCS L36 Ultimate Acceso online a los datos de personalización

Aplicaciones

Ejemplo de aplicación: lámina delgada de antimonio (150 nm de Sb)

El antimonio (Sb) es un semimetal muy utilizado en el campo de la termoelectricidad (en forma de aleaciones, por ejemplo Bi1-xSbx) y como nueva aplicación en el campo de la microelectrónica. Sin embargo, las mayores aplicaciones del antimonio metálico son las placas de plomo-antimonio en las baterías de plomo-ácido. La figura muestra una caracterización completa de una película fina producida por deposición catódica sobre sustrato SiO2/Si con el Linseis HCS L36 Basic (opción de RT a 200°C).

Bien informado

Descargas

Todo de un vistazo

HCS L36

Caracterización de semiconductores y componentes

Hall HCS