HCS L36: Sistema per la caratterizzazione dell'effetto Hall
Il LINSEIS HCS L36 è un sistema modulare di caratterizzazione a effetto Hall per determinare con precisione le proprietà di trasporto elettrico dei semiconduttori, strati sottili e dei materiali funzionali. Rileva contemporaneamente la concentrazione dei portatori di carica, la mobilità di Hall, il coefficiente di Hall e la resistività su un ampio intervallo di temperature, sotto vuoto o in atmosfere controllate.
Con tre configurazioni di sistema, portacampioni intercambiabili e moduli Seebeck, Hall-Bar e di illuminazione opzionali, l’HCS L36 può essere personalizzato in base alle esigenze della ricerca, dello sviluppo e del controllo qualità industriale.
Caratteristiche uniche
Aggiornamento dell’elettronica
L’elettronica HCS L36 aggiornata offre una maggiore precisione di misura, una stabilità del segnale migliorata e un’acquisizione dei dati più veloce. Un’architettura hardware ottimizzata, abbinata a un’elettronica di controllo intelligente, garantisce misurazioni affidabili con effetto Hall su tutto l’intervallo di temperatura.
Tra i vantaggi della nuova elettronica ci sono:
- Maggiore stabilità del segnale
Garantisce misurazioni affidabili della tensione di Hall, anche su campioni con bassa mobilità o alta resistenza. - Maggiore precisione di misurazione
L’elettronica ottimizzata riduce al minimo il rumore e aumenta la precisione nella determinazione delle proprietà di trasporto elettrico. - Acquisizione dati più veloce
Tempi di misurazione più brevi grazie a un controllo e a un’elaborazione del segnale ottimizzati. - Eccellente riproducibilità
L’elettronica altamente stabile garantisce risultati costanti nelle misurazioni ripetute e nel funzionamento a lungo termine.
Nuove funzioni hardware
- Tecnologia magnetica Halbach
Genera un campo magnetico estremamente omogeneo con una stabilità migliorata, consentendo così misurazioni precise e riproducibili basate sull’effetto Hall su tutta l’area del campione. - Sistema modulare di portacampioni
I portacampioni intercambiabili “plug-and-play” supportano le misurazioni Van der Pauw, Hall-Bar, Seebeck e di illuminazione, riducendo al minimo i tempi di preparazione. - Riconoscimento integrato dei portacampioni EPROM
I portacampioni intelligenti vengono riconosciuti automaticamente e i parametri di misura corrispondenti vengono caricati direttamente nel software, riducendo così lo sforzo di utilizzo ed evitando errori di configurazione. - Camera termica ad ampio intervallo di temperatura
La camera di misura a tenuta di gas permette di effettuare misurazioni Hall da temperature criogeniche fino a 600 °C sotto vuoto o in atmosfere gassose controllate. - Architettura di sistema espandibile
Il concetto hardware modulare permette di passare facilmente dalla configurazione “Basic” a quella “Advanced” o “Ultimate”, incluse le misurazioni AC-Hall, l’integrazione di un amplificatore lock-in e moduli di caratterizzazione aggiuntivi.
Miglioramenti al design
L’HCS L36 rivisitato unisce una disposizione compatta dei comandi a una migliore accessibilità e a un utilizzo ergonomico. Il nuovo design dell’alloggiamento, il display touch intuitivo e l’architettura modulare semplificano il funzionamento quotidiano e offrono al contempo la massima flessibilità per una vasta gamma di attività di caratterizzazione nel campo dell’effetto Hall.
Riconoscimento intelligente dei portacampioni
L’HCS L36 riconosce automaticamente il portacampioni inserito grazie alla tecnologia EPROM integrata. I parametri di misurazione vengono caricati automaticamente, riducendo così i tempi di configurazione e minimizzando il rischio di configurazioni errate.
Sistema modulare di supporto per campioni
Il concetto modulare plug-and-play supporta una vasta gamma di portacampioni per misurazioni Van der Pauw, Hall-Bar, Seebeck e di illuminazione. I supporti per campioni si possono sostituire in pochi secondi senza bisogno di ricalibrare, così il sistema si adatta velocemente alle diverse applicazioni.
Miglioramenti del software
Il software LiEAP riunisce il controllo delle misurazioni, l’automazione e l’analisi avanzata dei dati in un’unica piattaforma. Le procedure di misurazione automatizzate, la gestione intelligente dei parametri e un sistema completo di reportistica aumentano l’efficienza e garantiscono al contempo la massima riproducibilità.
Architettura di sistema espandibile
Grazie alla sua struttura modulare, l’HCS L36 si adatta alle tue esigenze. Il sistema può essere aggiornato dalla configurazione “Basic” a quella “Advanced” o “Ultimate” e può essere ampliato con moduli opzionali come le misurazioni AC-Hall, l’integrazione di un amplificatore lock-in, le misurazioni Seebeck o i sistemi di illuminazione.
Punti salienti
Portacampioni modulari
Supporti intercambiabili per misurazioni Van der Pauw, Hall-Bar, Seebeck e di illuminazione.
Ampio intervallo di temperature: è possibile effettuare misurazioni da
a basse temperature (LN2) fino a 600°C.
Halbach Magnet Technology
Campo magnetico estremamente omogeneo per la massima precisione e riproducibilità nelle misurazioni Hall.
Piattaforma software LiEAP
Controllo integrato delle misurazioni, automazione e analisi avanzata dei dati.
Integrazione Plug-&-Play
Il sistema intelligente di riconoscimento delle EPROM identifica automaticamente i portacampioni installati e carica la configurazione di misura corretta.
Caratteristiche principali
Ampio intervallo di temperatura
da -196 °C a +600 °C
Caratterizzazione precisa dell’effetto Hall: dalle temperature criogeniche all’analisi dei semiconduttori ad alta temperatura.
Campo magnetico
Magnete Halbach con intensità fino a 0,5 tesla
Campo magnetico estremamente omogeneo per la massima precisione di misura e riproducibilità nelle misurazioni Hall.
Parametri elettrici
4 parametri in una sola misurazione
Determinazione simultanea del coefficiente di Hall, della concentrazione dei portatori di carica, della mobilità di Hall e della resistività.
Piattaforma LINSEIS integrata
Il software integrato LINSEIS offre una soluzione completa che combina hardware e software per garantire la massima affidabilità e precisione dei processi. La piattaforma standardizzata consente la perfetta integrazione di componenti e dispositivi di partner esterni, per un sistema complessivo particolarmente robusto e affidabile.
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e venerdì dalle 8.00 alle 12.00.
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Specifiche
Parametri misurati: coefficiente di Hall, mobilità di Hall, concentrazione dei portatori di carica e resistività
Intervallo di temperatura: da -196 °C a +600 °C
Campo magnetico: Magnete di Halbach omogeneo fino a 0,5 T
Scopri il potente HCS L36 – progettato per garantire la massima precisione e flessibilità nella caratterizzazione dell’effetto Hall:
- Metodi di misurazione: Hall in corrente continua, Hall in corrente alternata (opzionale), Van der Pauw, Hall-Bar
- Portacampioni: portacampioni standard, Hall-Bar, Seebeck, illuminati e personalizzati
- Dimensioni del campione: fino a 12,5 × 12,5 mm² con portacampioni plug-and-play
- Atmosfere: vuoto e atmosfere controllate di gas inerti, ossidanti o riducenti
- Sistema espandibile: espandibile dalla versione “Basic” a quella “Advanced” fino alla “Ultimate” con moduli opzionali Seebeck, AC-Hall e di illuminazione
Metodo
Caratterizzazione dell'effetto Hall
La caratterizzazione tramite l’effetto Hall è uno dei metodi più efficaci per determinare le proprietà di trasporto elettrico dei materiali conduttori e semiconduttori. Applicando un campo magnetico e facendo passare contemporaneamente una corrente definita attraverso il campione, è possibile determinare con precisione importanti parametri elettrici in condizioni controllate di temperatura e ambiente.
A differenza delle misurazioni in cui si determina solo la resistenza elettrica, l’effetto Hall fornisce informazioni dirette sul tipo, sulla concentrazione e sulla mobilità dei portatori di carica. Questo rende il metodo indispensabile per la ricerca sui semiconduttori, lo sviluppo dei materiali e il controllo qualità.
L’HCS L36 unisce la generazione precisa di campi magnetici, il controllo accurato della corrente e il rilevamento avanzato della tensione in un’unica piattaforma. Le misurazioni possono essere effettuate da temperature criogeniche fino a 600 °C, sotto vuoto o in atmosfere gassose controllate, consentendo una caratterizzazione affidabile dei moderni materiali semiconduttori, dei film sottili e dei materiali elettronici funzionali.
La caratterizzazione tramite l’effetto Hall è particolarmente utile per studiare la concentrazione dei portatori di carica, la mobilità di Hall, la resistività, la conduttività e i coefficienti di Hall. Questi parametri offrono una visione completa dei meccanismi di trasporto di carica e aiutano a sviluppare e ottimizzare materiali e componenti elettronici.
Come funziona l’HCS L36 Basic
L’HCS L36 Basic determina le proprietà di trasporto elettrico dei materiali conduttori e semiconduttori utilizzando il classico metodo dell’effetto Hall. In questo processo, si applica una corrente elettrica definita al campione, mentre il magnete di Halbach integrato genera un campo magnetico omogeneo. La tensione di Hall che ne risulta viene misurata con elevata precisione.
Durante ogni misurazione, il sistema rileva continuamente i parametri elettrici più importanti necessari per una caratterizzazione completa del materiale:
- Tensione di Hall – Si genera grazie all’interazione tra la corrente elettrica e il campo magnetico.
- Resistenza elettrica – Viene misurata contemporaneamente per determinare la resistività del campione.
Combinando entrambe le misurazioni in condizioni identiche, l’HCS L36 Basic determina con precisione il coefficiente di Hall, la concentrazione dei portatori di carica, la mobilità di Hall e la resistività. Questa configurazione è perfetta per la caratterizzazione di routine di materiali volumetrici, film sottili e campioni semiconduttori tramite l’effetto Hall.
Come funziona l’HCS L36 Advanced
L’HCS L36 Advanced amplia la classica misurazione con effetto Hall grazie all’integrazione di una camera di misura a temperatura controllata. I campioni possono essere caratterizzati a temperature che vanno da quelle criogeniche fino a 600 °C, sotto vuoto o in atmosfere gassose controllate, mantenendo condizioni di campo magnetico altamente stabili.
Durante la misurazione, il sistema rileva continuamente:
- Tensione di Hall – Per determinare il coefficiente di Hall e la concentrazione dei portatori di carica.
- Resistenza elettrica – Per calcoli precisi della resistività e della conduttività.
- Proprietà dei materiali in funzione della temperatura – Caratterizzate sull’intero intervallo di misura.
La combinazione tra un controllo preciso della temperatura, la generazione omogenea di campi magnetici e l’acquisizione automatizzata dei dati permette di studiare in modo approfondito i meccanismi di trasporto di carica, il comportamento elettrico in funzione della temperatura e le prestazioni dei semiconduttori.
Come funziona l’HCS L36 Ultimate
L’HCS L36 Ultimate combina misurazioni ad alta precisione con effetto Hall e una caratterizzazione avanzata delle proprietà di trasporto elettrico in una piattaforma completamente modulare. Oltre alle misurazioni Hall standard, il sistema supporta misurazioni opzionali Hall in corrente alternata, del coefficiente Seebeck, Hall a barra, Hall a barra con gate e di illuminazione, consentendo una caratterizzazione completa dei moderni materiali e dispositivi a semiconduttore.
Durante il funzionamento, l’HCS L36 Ultimate rileva continuamente diversi segnali elettrici:
- Tensione di Hall – Per determinare la concentrazione dei portatori di carica e la mobilità di Hall.
- Resistenza elettrica – Per misurazioni precise della resistenza specifica e della conduttività.
- Altre proprietà di trasporto – Come ad esempio il coefficiente di Seebeck o gli effetti elettrici fotoindotti (opzionale).
La sua architettura hardware modulare, i portacampioni intercambiabili e il software LiEAP integrato offrono la massima flessibilità per la ricerca, lo sviluppo dei materiali e la caratterizzazione avanzata dei semiconduttori in condizioni ambientali controllate con precisione.
Grandezze di misura nelle misurazioni con effetto Hall
Proprietà di trasporto elettrico determinate grazie all’effetto Hall:
- Coefficiente di Hall (RH)
- Concentrazione dei portatori
- Mobilità Hall
- Resistività elettrica
- Conducibilità elettrica
- Tipo di portatore (tipo n / tipo p)
- Proprietà elettriche dipendenti dalla temperatura
- Magnetoresistenza (opzionale)
Grandezze determinate tramite misurazioni di Seebeck
Proprietà termoelettriche con il modulo Seebeck opzionale:
- Coefficiente di Seebeck
- Coefficiente di Seebeck dipendente dalla temperatura
- Tensione termoelettrica
- Comportamento di trasporto dei vettori
- Verifica del tipo di materiale
- Caratterizzazione dei materiali termoelettrici
Variabili misurate con valori di misura illuminati
Caratterizzazione fotoelettrica in condizioni di illuminazione controllata:
- Fotoconduttività
- Concentrazione di portatori di carica fotoindotta
- Mobilità di Hall fotoindotta
- Fotoresposta
- Dinamica dei vettori di carica
- Caratterizzazione dei semiconduttori sotto illuminazione
Amplia le tue possibilità di caratterizzazione dei materiali
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Panoramica su HCS L36 – Come funziona, campi di applicazione, caratteristiche e domande frequenti
Come funziona una misurazione con l'effetto Hall?
L’HCS L36 misura le proprietà di trasporto elettrico di un materiale applicando una corrente definita e sottoponendo contemporaneamente il campione a un campo magnetico omogeneo. La tensione di Hall che ne risulta viene utilizzata, insieme alla resistenza elettrica, per calcolare parametri chiave come il coefficiente di Hall, la concentrazione dei portatori di carica, la mobilità di Hall e la resistività. Questo metodo non distruttivo viene spesso utilizzato per caratterizzare i semiconduttori e nella ricerca sui materiali elettronici.
Quali materiali si possono misurare con l'HCS L36?
L’HCS L36 è adatto a una vasta gamma di materiali conduttivi e semiconduttivi, tra cui:
- Silicio (Si)
- Nitruro di gallio (GaN)
- Carburo di silicio (SiC)
- Arseniuro di gallio (GaAs)
- Fosfuro di indio (InP)
- Ossidi conduttivi trasparenti (ITO, AZO)
- Strati sottili e rivestimenti
- Materiali termoelettrici
- Semiconduttori organici
- Polimeri conduttivi
Quali portacampioni sono disponibili?
Grazie al sistema modulare di supporto dei campioni, l’HCS L36 si adatta a diverse applicazioni.
Tra i portacampioni disponibili ci sono:
- Portaprovette Van der Pauw
- Portacampioni Hall-Bar
- Portacampioni Gated-Hall-Bar
- Portaprovette Seebeck
- Portacampioni illuminato
- Portacampioni su misura per applicazioni speciali
Tutti i portacampioni hanno la funzionalità plug-and-play con riconoscimento automatico, per una configurazione veloce e affidabile.
Quali metodi di misurazione sono supportati?
A seconda della configurazione scelta, l’HCS L36 supporta:
- Misure Hall in corrente continua
- Misure Hall in corrente alternata (opzionali)
- Misure di Van der Pauw
- Misurazioni con la barra di Hall
- Misure con la tecnica Gated-Hall-Bar
- Misurazioni del coefficiente di Seebeck
- Misure di Hall con illuminazione
- Misure dell’effetto Hall in funzione della temperatura
Quali parametri si possono determinare?
L’HCS L36 misura contemporaneamente diverse importanti proprietà elettriche di trasporto, tra cui:
- Coefficiente di Hall
- Concentrazione dei portatori
- Mobilità Hall
- Resistività elettrica
- Conducibilità elettrica
- Tipo di portatore (tipo n / tipo p)
Alcune configurazioni opzionali consentono inoltre di effettuare misurazioni del coefficiente Seebeck e fotoelettriche.
Quanto costa un HCS L36?
Il prezzo di un sistema HCS L36 dipende dalla configurazione scelta e dalle opzioni aggiuntive, come ad esempio l’intervallo di temperatura, il tipo di forno, il sistema di raffreddamento, le funzioni di automazione o le modalità di misurazione speciali. Dato che ogni sistema può essere personalizzato in base alle tue specifiche esigenze applicative, i costi possono variare notevolmente.
Per un preventivo preciso, utilizza il nostro modulo di contatto per comunicarci le tue esigenze: saremo lieti di fornirti un preventivo personalizzato.
Quanto tempo ci vuole per ricevere un HCS L36?
I tempi di consegna di un HCS L36 dipendono in gran parte dalle opzioni scelte e dalla configurazione richiesta. Funzioni aggiuntive come forni speciali, intervalli di temperatura estesi, automazione o personalizzazioni particolari possono aumentare i tempi di produzione e preparazione, allungando così i tempi di consegna.
Contattaci tramite il nostro modulo di contatto per ricevere una stima precisa dei tempi di consegna in base alle tue esigenze individuali.
Qual è l'intervallo di temperatura disponibile?
A seconda della configurazione del sistema, l’HCS L36 effettua misurazioni da temperature criogeniche fino a +600 °C. Le misurazioni possono essere effettuate sotto vuoto o in atmosfere gassose controllate, il che rende il sistema adatto sia alla ricerca di base che alla caratterizzazione di semiconduttori ad alta temperatura.
È possibile aggiornare l'HCS L36 in un secondo momento?
Sì. L’HCS L36 si basa su una piattaforma modulare e può essere ampliato in base alle tue crescenti esigenze di ricerca. Tra le espansioni opzionali ci sono le misurazioni AC-Hall, la caratterizzazione Seebeck, i moduli di illuminazione, portacampioni aggiuntivi e configurazioni di misurazione avanzate.
Qual è la differenza tra le versioni “Basic”, “Advanced” e “Ultimate”?
L’HCS L36 è disponibile in tre configurazioni:
- Basic – Misurazioni standard con effetto Hall per la caratterizzazione di routine.
- Advanced – Intervallo di temperatura esteso e controllo aggiuntivo dell’ambiente.
- Ultimate – Piattaforma completa che supporta misurazioni di riverbero AC, effetto Seebeck, illuminazione e riverbero a barra, oltre ad applicazioni di ricerca avanzate.
Software
Rendere i valori visibili e comparabili
Funzioni per la misurazione del riverbero
- Calcolo automatico del coefficiente di Hall
- Determinazione della concentrazione dei portatori di carica
- Calcolo della mobilità di Hall
- Valutazione della resistività e della conduttività
- Identificazione dei portatori di carica di tipo n e di tipo p
- Analisi di Van der Pauw
- Analisi del metodo Hall-Bar
- Analisi di Hall in funzione della temperatura
- Misurazioni in serie e procedure di misurazione automatizzate
Funzioni generali del software
- Interfaccia utente moderna basata su Windows®
- Un flusso di lavoro intuitivo per preparare velocemente gli esperimenti
- Rilevamento automatico dei dispositivi e dei portacampioni
- Gestione utenti e autorizzazioni
- Database integrato dei dati di misurazione
- Generazione automatica di report
- Organizzazione dei dati basata sui progetti
- Esportazione nei formati CSV, Excel e ASCII
Funzioni per la misurazione del riverbero
- Calcolo automatico del coefficiente di Hall
- Determinazione della concentrazione dei portatori di carica
- Calcolo della mobilità di Hall
- Valutazione della resistività e della conduttività
- Identificazione dei portatori di carica di tipo n e di tipo p
- Analisi di Van der Pauw
- Analisi del metodo Hall-Bar
- Analisi di Hall in funzione della temperatura
- Misurazioni in serie e procedure di misurazione automatizzate
Applicazioni
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Semiconduttori ed elettronica
Il continuo sviluppo dei dispositivi a semiconduttore richiede una caratterizzazione altamente precisa delle proprietà di trasporto elettrico durante l’intero processo di sviluppo del materiale. Le misurazioni dell’effetto Hall forniscono informazioni fondamentali sulla concentrazione dei portatori di carica, la mobilità, la resistività e la conduttività, consentendo così una comprensione dettagliata dei meccanismi di trasporto di carica nei semiconduttori e nei film sottili.
Con il LINSEIS HCS L36 è possibile determinare questi parametri con elevata precisione su un ampio intervallo di temperature e in condizioni ambientali controllate. Il sistema supporta la ricerca, l’ottimizzazione dei processi e la garanzia della qualità per wafer semiconduttori, film sottili, materiali termoelettrici e componenti elettronici moderni.
Esempio di applicazione: film sottile di antimonio (150 nm di Sb)
L’antimonio (Sb) è un semimetallo molto diffuso nel settore termoelettrico (sotto forma di leghe, ad esempio Bi₁ − x Sb x) e sempre più utilizzato anche nella microelettronica. Il principale campo di applicazione dell’antimonio metallico, però, sono le piastre di piombo-antimonio nelle batterie al piombo-acido. L’immagine mostra la caratterizzazione completa di un film sottile realizzato tramite deposizione per sputtering su un substrato di SiO₂/Si con il sistema Linseis HCS L36 Basic (opzione «RT fino a 200 °C»).
Esempio di applicazione: film sottile di bismuto-antimonio (150 nm Bi₈₇Sb₁₃)
Le leghe di bismuto e antimonio (Bi₁ − x Sb x) sono leghe binarie composte da bismuto e antimonio in diversi rapporti di miscelazione. In particolare, la lega Bi₀,₉Sb₀,₁ è stato il primo isolante topologico tridimensionale ad essere dimostrato sperimentalmente. Questi materiali presentano stati superficiali conduttivi, mentre al loro interno sono isolanti. Diverse leghe BiSb vengono utilizzate anche nei componenti termoelettrici per il campo delle basse temperature. La misurazione presentata è stata effettuata su un film sottile di Bi₈₇Sb₁₃ depositato per evaporazione termica.
Esempio di applicazione: nitruro di gallio di tipo N (1 μm) fino a 600 °C
Uno strato di nitruro di gallio (GaN) di tipo n, dello spessore di 1 μm, è stato caratterizzato con l’HCS L36 Basic da temperatura ambiente fino a 600 °C. Il coefficiente di Hall in funzione della temperatura mostra un aumento continuo, seguito da un plateau stabile alle temperature più elevate, a dimostrazione dell’affidabilità e della riproducibilità delle misurazioni su tutto l’intervallo di temperatura.
Esempio di applicazione: ITO (ossido di indio e stagno) fino a 200 °C
L’ossido di indio e stagno (ITO) è un ossido conduttivo trasparente (TCO) ampiamente utilizzato nei display, nei touchscreen e nei componenti fotovoltaici. Combina un’elevata conduttività elettrica con un’eccellente trasparenza ottica, rendendolo un materiale ideale per le applicazioni optoelettroniche. Lo strato di ITO, depositato tramite processo di sputtering, è stato caratterizzato con il LINSEIS HCS L36 Basic in un intervallo di temperatura che va dalla temperatura ambiente a 200 °C.
Esempio di applicazione: doppio strato di CuNi e Ti (300+60 nm) – HCS Basic vs. Advanced
Un film sottile a doppio strato di CuNi/Ti (300 nm di CuNi + 60 nm di Ti) è stato caratterizzato da temperatura ambiente
fino a 200 °C sia con il LINSEIS HCS Basic che con il LINSEIS HCS Advanced.
Le misurazioni del coefficiente di Hall e della mobilità dei portatori di carica in funzione della temperatura mostrano
un’eccellente concordanza tra i due sistemi su tutto l’intervallo di temperatura.
I risultati dimostrano che l’HCS Basic offre una caratterizzazione Hall affidabile e altamente riproducibile
per l’analisi di routine dei materiali, mentre l’HCS Advanced si basa su queste prestazioni collaudate
e dispone di una gamma di funzioni ampliata per applicazioni di ricerca più complesse
e per una caratterizzazione elettrica avanzata. Questo garantisce la piena compatibilità dei metodi di misura
e l’affidabilità nello scambio di dati tra le due piattaforme.
- Confronto diretto tra HCS Basic e HCS Advanced
- Film sottile a doppio strato di CuNi/Ti (300 nm + 60 nm)
- Intervallo di temperatura: da temperatura ambiente a 200 °C
- Determinazione della resistività elettrica, dei coefficienti di Hall e della mobilità dei portatori di carica
- Ottima corrispondenza tra i due dispositivi
- Passaggio senza soluzione di continuità dalle misurazioni di routine alle applicazioni di ricerca più complesse
Ben informato
