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HCS 1/ 10/ 100

Charakterisierung von Halbleitern und Bauelementen

Beschreibung

Auf den Punkt gebracht

Die Linseis HCS Systeme werden hauptsächlich zur Charakterisierung von Halbleiter Materialien verwendet. Sie können sowohl die Hall-Konstante und den spezifischen Widerstand, als auch die daraus abgeleiteten Ladungsträger-Konzentration und Hall Mobilitäten der Proben bestimmen. Die Desktop-Grundeinheit gibt es in unterschiedlichen Konfigurationen, welche unter anderem mit verschiedenen Probenhaltern für unterschiedliche Probengeometrien und Temperaturanforderungen bestückt werden kann.

Eine optionale Tieftemperaturerweiterung für die Ntuzung von flüssigem Stickstoff sowie eine Hochtemperaturversion bis zu 800°C garantieren, dass alle denkbaren Anwendungsbereiche abgedeckt werden können. Die verbauten Permanent- und Elektro-Magneten liefern dabei fixe oder variable Magnetfelder von bis zu knapp einem Tesla. Die zugehörige, umfassende und Windows©-basierte Software ermöglicht die unkomplizierte Aufnahme von I-V und I-R Kurven sowie Messung und auswertung der Hall-Mobilität, elektrischen Leitfähigkeit und Ladungsträger-Konzentration.

Die Linseis HCS Systeme können dabei verschiedenste Materialien vermessen, unter anderem Si, SiGe, SiC, GaAs, InGaAs, InP, GaN (N Typ & P Typ) aber auch Metallschichten, Metalloxide und viele mehr. Gerne demonstrieren wir Ihnen die Leistungsfähigkeit des Gerätes anhand von Probemessungen in unserem Applikationslabor.

Messfunktionen:

  • Ladungsträgerdichte (Schicht [1/cm²]/Vollmaterial [1/cm³])
  • Hall-Konstante [cm³/C]
  • Hall-Beweglichkeit [cm²/Vs]
  • Schichtwiderstand [Ω]
  • Spezifischer Widerstand [Ωcm]
  • Elektrische Leitfähigkeit[S/cm]
  • Alpha (Verhältnis aus horizontalem zu vertikalem Widerstand)
  • Megnetowiderstand

Geräteeigenschaften:

  • Gasdichte Messkammer, welche Messungen unter definierten Atmosphären oder Vakuumbedingungen ermöglicht
  • Magnete mit 120 mm Durchmesser für höchste Feldhomogenität und maximale Genauigkeit (Poben bis 50mm x 50mm sind möglich)
  • Modulares und aufrüstbares Systemdesign
  • Hochtemperaturversion bis 800°C/1073K
  • Optionaler Lock-In-Verstärker für Messungen mit geringstem Rauschen
  • Anschluss zur Verwendung von externer Messelektronik
  • Integriertes Softwarepaket für benutzerfreundliche Bedienbarkeit

 

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Die Magnetvarianten des HCS

Hall Effect Devices 2020

Permament-Magnet-Option (HCS 1)

Der HCS 1 ist mit zwei Magnetkreisen (Neodym) ausgestattet, welcher auf einem beweglichen Schlitten montiert ist, der optional automatisierbar ist. Das System kann sowohl mit einer Tieftemperatur- als auch mit einer Hochtemperatur-Erweiterung ausgestattet werden.

Elektromagnetische Option (HCS 10)

Optional zum Permanentmagneten ist ein Elektromagnet-Kit erhältlich. Der wassergekühlte Elektromagnet arbeitet in Kombination mit einer programmierbaren Stromversorgung und einem Wendeschalter. Das Netzteil kann Ströme bis zu 75 A anlegen, was zu einer variablen Magnetfeldstärke von bis zu +/-1 T führt.

Halbach-Option (HCS 100)

Der HCS 100 verwendet ein Magnet in Halbach-Konfiguration (Permanentmagnet in Donut-Konfiguration), um entweder ein DC- oder ein AC-Magnetfeld an die Probe anzulegen. In Kombination mit einem Wechselstrom, der von einem Lock-in-Verstärker geliefert wird, ist dieser Aufbau ein leistungsfähiges Werkzeug für die Untersuchung anspruchsvoller Proben, da auftretende Offsets sowie Rauschen in den meisten Fällen unterdrückt werden können.

Spezifikationen

Model HCS 1
Temperature range: From LN2 up to 800°C in different configurations
Magnet: Permanent magnets up to 0.70 T DC field
Pole diameter 120 mm
Two magnet setup for bipolar measurement.
Input current: 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 drift 1μV up to 2500mV, 4 decades amplification, Digital resolution: 300pV
AC 20 nV up to 1V, Variable integration times and amplfication
Sensors/ Sample geometry: – from 5 x 5 mm to 12.5 x 12.5 mm, Maximum sample height 3 mm
– from 17.5 x 17.5 mm up to 25 x25 mm, Maximum sample height 5 mm
– from 42.5 x 42.5 mm up to 50 x 50 mm, Maximum sample height 5 mm
– High Temperature board, 10x10mm, max. sample height 2mm
Resistivity Range: 10-4 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration: 107 up to 1021cm−3
Mobility range: 10-3 up to 107(cm2/Volt sec)
Atmospheres: Vaccum, inert, oxidizing, reducing
Temperature precision: 0.05°C
Model HCS 10
Temperature range: From LN2 up to 800°C in different configurations
Magnet: Electromagnet up to +/-1 T variable DC field, Pole diameter 76 mm, Power supply 75A / 40V.
Current reversal swith for bipolar measurement.
Input current: 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 drift 1μV up to 2500mV, 4 decades amplification, Digital resolution: 300pV
AC 20 nV up to 1V, Variable integration times and amplfication
Sensors/ Sample geometry: – from 5 x 5 mm to 12.5 x 12.5 mm, Maximum sample height 3 mm
– from 17.5 x 17.5 mm up to 25 x25 mm, Maximum sample height 5 mm
– from 42.5 x 42.5 mm up to 50 x 50 mm, Maximum sample height 5 mm
– High Temperature board, 10x10mm, max. sample height 2mm
Resistivity Range: 10-4 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration: 107 up to 1021cm−3
Mobility range: 10-3 up to 107(cm2/Volt sec)
Atmospheres: Vaccum, inert, oxidizing, reducing
Temperature precision: 0.05°C
Model HCS 100
Temperature range: RT up to 500°C
Magnet: Magnet up to 0.5 T (AC or DC field)
Multisegment Halbach configuration, Inner diameter: 40mm, Height: 98mm
Input current: 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 drift 1μV up to 2500mV, 4 decades amplification, Digital resolution: 300pV
AC 20 nV up to 1V, Variable integration times and amplfication
Sensors/ Sample geometry: up to 10 x 10mm, Maximum sample height 2.5 mm
Resistivity Range: 10-5 up to 107(Ωcm)
Carrier concentration: 107 up to 1022cm−3
Mobility range: 10-3 up to 107(cm2/Volt sec)
Atmospheres: Vaccum, inert, oxidizing, reducing
Temperature precision: 0.05°C
Linseis HCS 100 Hallbach magnet

HCS 100: Halbach Magnet (Donut Konfiguration)

Linseis HCS 1 Plug and Play Sensor

HCS 1: Austauschbare Sensoren mit einem EPROM darauf, für eine einfache Plug-and-Play-Benutzung.

Verfügbares Zubehör

Erweitern Sie Ihre Möglichkeiten

Linseis Hall Sensors Overview

  • Es sind verschiedene Probenhalter für Messungen von LN2 bis zu 800°C erhältlich.
  • Der Probenhaltergriff schließt die Messkammer vakuumdicht ab.
  • Die Messkammer ist mit einem Ein- und Auslass für Gas versehen, so dass Messungen unter einer kontrollierten und wechselnden Atmosphäre durchgeführt werden können.

Software

Alle LINSEIS-Geräte sind PC-gesteuert, wobei die einzelnen Software-Module ausschließlich unter Microsoft® Windows®-Betriebssystemen laufen. Die integrierte Software ermöglicht eine einfache Handhabung, Temperaturregelung, Datenerfassung und Datenauswertung.

Allgemein:

  • NIST-Routine, um optimale Messeinstellungen zu finden und höchst genaue Ergebnisse zu erhalten
  • Erweiterter Verbindungstest
  • Mögliche Integration externer Elektronik
  • Optionale Datenbank-Speicherung
  • Optionale Integration eines Lock-in-Verstärkers
  • Automatische Sensorerkennung (EEPROM)
  • Automatische Auswertung
  • Vollautomatische Regelung der Kühlung
  • HCS 10 Online-Zugang zu Anpassungsdaten

Hall report

hall report

Hall Software Messkurve

Applikationen

Antimon Thin Film (150 nm Sb)

Antimon (Sb) ist ein Halbmetall, das im Bereich der Thermoelektrik (in Form von Legierungen, z.B. Bi1-xSbx) und als neue Anwendung im Bereich der Mikroelektronik weit verbreitet ist. Die größten Anwendungen für metallisches Antimon sind jedoch Blei-Antimon-Platten in Blei-Säure-Batterien. Die Abbildung zeigt eine vollständige Charakterisierung einer durch Sputterdeposition hergestellten Dünnschicht auf SiO2/Si-Substrat mit der Linseis HCS 1 (Option RT bis 200°C).

Hall device from Linseis: Application Antimony Thin Film (150 nm Sb)

Downloads

Alles auf einen Blick

Linseis Produktbroschüre L79 HCS Hall

Produktbroschüre Hall Effekt (PDF)

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Linseis Produktbroschüre Thermal Electrics

Produkt-
broschüre (PDF)

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