HCS L36: Sistema para caracterizar o efeito Hall
O LINSEIS HCS L36 é um sistema modular de caracterização por efeito Hall para a determinação precisa das propriedades de transporte elétrico de semicondutores, camadas finas e materiais funcionais. Determina simultaneamente a concentração de portadores de carga, a mobilidade de Hall, o coeficientes de Hall e a resistividade numa ampla gama de temperaturas, em vácuo ou em atmosferas controladas.
Com três configurações de sistema, suportes de amostras intercambiáveis e módulos Seebeck, Hall-Bar e de iluminação, o HCS L36 pode ser personalizado para responder às necessidades da investigação, do desenvolvimento e do controlo de qualidade industrial.
Caraterísticas únicas
Atualização da eletrónica
O sistema eletrónico HCS L36 atualizado oferece uma maior precisão de medição, uma estabilidade de sinal melhorada e uma recolha de dados mais rápida. Uma arquitetura de hardware otimizada, combinada com um sistema eletrónico de controlo inteligente, garante medições fiáveis com o efeito Hall em toda a gama de temperaturas.
Entre as vantagens da nova eletrónica estão:
- Maior estabilidade do sinal
Garante medições fiáveis da tensão de Hall, mesmo em amostras com baixa mobilidade ou alta resistência. - Maior precisão de medição
A eletrónica otimizada minimiza o ruído e aumenta a precisão na determinação das características de transporte elétrico. - Recolha de dados mais rápida
Tempos de medição mais curtos graças ao controlo e ao processamento de sinais otimizados. - Excelente reprodutibilidade
A eletrónica altamente estável garante resultados consistentes em medições repetidas e durante o funcionamento a longo prazo.
Novas funções de hardware
- Tecnologia magnética Halbach
Gera um campo magnético extremamente homogéneo com maior estabilidade, permitindo assim medições do efeito Hall precisas e reproduzíveis em toda a área da amostra. - Conceito modular de suportes de amostras«
» Os suportes de amostras intercambiáveis «plug-and-play» permitem fazer medições de Van der Pauw, barra de Hall, Seebeck e de iluminação, ao mesmo tempo que reduzem o tempo de preparação. - Detecção integrada do suporte de amostras EPROM
Os suportes de amostras inteligentes são detetados automaticamente e os parâmetros de medição correspondentes são carregados diretamente no software, o que reduz o esforço de utilização e evita erros de configuração. - Câmara de temperatura de ampla faixa
A câmara de medição estanque ao gás permite realizar medições de Hall desde temperaturas criogénicas até aos 600 °C, sob vácuo ou em atmosferas de gás controladas. - Arquitetura de sistema expansível
O conceito de hardware modular permite uma fácil expansão da configuração «Basic» para a «Advanced» ou «Ultimate», incluindo medições AC-Hall, integração de um amplificador lock-in e módulos de caracterização adicionais.
Melhorias na conceção
O HCS L36 renovado combina uma disposição compacta dos elementos de comando com melhor acessibilidade e um manuseamento ergonómico. O novo design da caixa, o ecrã tátil intuitivo e a arquitetura modular simplificam o funcionamento diário e, ao mesmo tempo, oferecem a máxima flexibilidade para uma grande variedade de tarefas de caracterização na área do efeito Hall.
Reconhecimento inteligente do suporte de amostras
O HCS L36 reconhece automaticamente o suporte de amostras utilizado graças à tecnologia EPROM integrada. Os parâmetros de medição são carregados automaticamente, o que reduz o tempo de configuração e minimiza o risco de configurações erradas.
Sistema modular de suportes para amostras
O conceito modular «plug-and-play» suporta uma grande variedade de suportes de amostra para medições de Van der Pauw, barra de Hall, Seebeck e de iluminação. Os suportes de amostra podem ser trocados em segundos, sem necessidade de recalibração, o que permite que o sistema se adapte rapidamente a diferentes aplicações.
Melhorias no software
O software LiEAP combina controlo de medição, automatização e análise avançada de dados numa única plataforma. Os processos de medição automatizados, a gestão inteligente de parâmetros e um sistema abrangente de relatórios aumentam a eficiência e garantem, ao mesmo tempo, a máxima reprodutibilidade.
Arquitetura de sistema expansível
Graças à sua estrutura modular, o HCS L36 pode ser adaptado às tuas necessidades. O sistema pode ser atualizado da configuração «Basic» para a «Advanced» ou «Ultimate» e pode ser ampliado com módulos opcionais, como medições de Hall CA, integração de um amplificador lock-in, medições de Seebeck ou sistemas de iluminação.
Destaques
Porta-amostras modulares
Suportes intercambiáveis para medições de Van der Pauw, Hall-Bar, Seebeck e de iluminação.
Ampla gama de temperaturas: medições possíveis desde
baixas temperaturas (LN2) até 600°C.
Halbach Magnet Technology
Campo magnético extremamente homogéneo para máxima precisão e reprodutibilidade nas medições de Hall.
Plataforma de software LiEAP
Controlo integrado de medição, automatização e análise avançada de dados.
Integração Plug & Play
A deteção inteligente de EPROM identifica automaticamente os suportes de amostras instalados e carrega a configuração de medição correta.
Caraterísticas principais
Ampla gama de temperaturas
-196 °C a +600 °C
Caracterização precisa do efeito Hall – desde temperaturas criogénicas até à análise de semicondutores a altas temperaturas.
Campo magnético
Íman Halbach com até 0,5 tesla
Campo magnético extremamente homogéneo para garantir a máxima precisão e reprodutibilidade nas medições de Hall.
Parâmetros elétricos
4 parâmetros numa medição
Determinação simultânea do coeficiente de Hall, da concentração de portadores de carga, da mobilidade de Hall e da resistividade.
Plataforma integrada LINSEIS
O software LINSEIS integrado oferece uma solução abrangente que combina hardware e software para a máxima fiabilidade e precisão do processo. A plataforma normalizada permite uma integração perfeita de componentes e dispositivos de parceiros externos – para um sistema global particularmente robusto e fiável.
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Especificações
Parâmetros medidos: coeficiente de Hall, mobilidade de Hall, concentração de portadores de carga e resistividade
Intervalo de temperatura: -196 °C a +600 °C
Campo magnético: Íman de Halbach homogéneo até 0,5 T
Descobre o potente HCS L36 – concebido para oferecer a máxima precisão e flexibilidade na caracterização do efeito Hall:
- Métodos de medição: DC-Hall, AC-Hall (opcional), Van der Pauw, Hall-Bar
- Suportes para amostras: suportes padrão, Hall-Bar, Seebeck, iluminados e personalizados
- Tamanho da amostra: até 12,5 × 12,5 mm² com suportes de amostra «plug-and-play»
- Atmosferas: vácuo, bem como atmosferas controladas de gás inerte, oxidante ou redutor
- Sistema expansível: pode ser expandido desde a versão «Basic», passando pela «Advanced», até à «Ultimate», com módulos opcionais Seebeck, AC-Hall e de iluminação
Método
Caracterização do efeito Hall
A caracterização através do efeito Hall é um dos métodos mais eficazes para determinar as propriedades de transporte elétrico de materiais condutores e semicondutores. Ao aplicar um campo magnético e, ao mesmo tempo, fazer passar uma corrente definida pela amostra, é possível determinar com precisão parâmetros elétricos importantes em condições controladas de temperatura e ambiente.
Ao contrário das medições em que se determina apenas a resistência elétrica, o efeito Hall fornece informações diretas sobre o tipo, a concentração e a mobilidade dos portadores de carga. Isso torna o método indispensável para a investigação de semicondutores, o desenvolvimento de materiais e o controlo de qualidade.
O HCS L36 combina a geração precisa de campos magnéticos, o controlo exato da corrente e a medição avançada da tensão numa única plataforma. As medições podem ser feitas desde temperaturas criogénicas até aos 600 °C, sob vácuo ou em atmosferas de gás controladas, o que permite uma caracterização fiável de materiais semicondutores modernos, camadas finas e materiais eletrónicos funcionais.
A caracterização através do efeito Hall é especialmente útil para analisar a concentração de portadores de carga, a mobilidade de Hall, a resistividade, a condutividade e os coeficientes de Hall. Estes parâmetros dão-te uma visão abrangente dos mecanismos de transporte de carga e ajudam no desenvolvimento e na otimização de materiais e componentes eletrónicos.
Princípio de funcionamento do HCS L36 Basic
O HCS L36 Basic determina as propriedades de transporte elétrico de materiais condutores e semicondutores usando o método clássico do efeito Hall. Para isso, aplica-se uma corrente elétrica definida à amostra, enquanto se gera um campo magnético homogéneo através do íman Halbach integrado. A tensão de Hall resultante é medida com elevada precisão.
Durante cada medição, o sistema regista continuamente os parâmetros elétricos mais importantes, necessários para uma caracterização abrangente do material:
- Tensão de Hall – Resulta da interação entre a corrente elétrica e o campo magnético.
- Resistência elétrica – É medida em simultâneo para determinar a resistividade da amostra.
Ao combinar ambas as medições em condições idênticas, o HCS L36 Basic determina com precisão o coeficiente de Hall, a concentração de portadores de carga, a mobilidade de Hall e a resistividade. Esta configuração é ideal para a caracterização de rotina de materiais volumosos, camadas finas e amostras de semicondutores através do efeito Hall.
Princípio de funcionamento do HCS L36 Advanced
O HCS L36 Advanced amplia a medição clássica do efeito Hall através da integração de uma câmara de medição com regulação de temperatura. É possível caracterizar amostras desde temperaturas criogénicas até aos 600 °C, sob vácuo ou em atmosferas de gás controladas, mantendo condições de campo magnético altamente estáveis.
Durante a medição, o sistema regista continuamente:
- Tensão de Hall – Para determinar o coeficiente de Hall e a concentração de portadores de carga.
- Resistência elétrica – Para cálculos precisos da resistividade e da condutividade.
- Propriedades dos materiais em função da temperatura – Caracterizadas em toda a gama de medição.
A combinação de um controlo preciso da temperatura, a geração homogénea de campos magnéticos e a recolha automatizada de dados permite uma análise abrangente dos mecanismos de transporte de carga, do comportamento elétrico em função da temperatura e do desempenho dos semicondutores.
Princípio de funcionamento do HCS L36 Ultimate
O HCS L36 Ultimate combina medições de efeito Hall de alta precisão com a caracterização avançada das propriedades de transporte elétrico numa plataforma totalmente modular. Para além das medições de Hall padrão, o sistema suporta medições opcionais de Hall CA, coeficiente de Seebeck, barra de Hall, barra de Hall com porta e iluminação, o que permite uma caracterização completa de materiais e componentes semicondutores modernos.
Durante o funcionamento, o HCS L36 Ultimate regista continuamente vários sinais elétricos:
- Tensão de Hall – Para determinar a concentração de portadores de carga e a mobilidade de Hall.
- Resistência elétrica – Para medições precisas da resistividade e da condutividade.
- Outras propriedades de transporte – Como, por exemplo, o coeficiente de Seebeck ou os efeitos elétricos fotoinduzidos (opcional).
A sua arquitetura de hardware modular, os suportes de amostras intercambiáveis e o software LiEAP integrado oferecem a máxima flexibilidade para investigação, desenvolvimento de materiais e caracterização avançada de semicondutores em condições ambientais controladas com precisão.
Parâmetros nas medições do efeito Hall
Propriedades específicas do transporte elétrico determinadas com base no efeito Hall:
- Coeficiente de Hall (RH)
- Concentração de portadores
- Mobilidade de Hall
- Resistividade elétrica
- Condutividade eléctrica
- Tipo de portador (tipo n / tipo p)
- Propriedades elétricas dependentes da temperatura
- Magnetorresistência (opcional)
Grandezas determinadas através de medições de Seebeck
Propriedades termoelétricas com o módulo Seebeck opcional:
- Coeficiente de Seebeck
- Coeficiente de Seebeck dependente da temperatura
- Tensão termoelétrica
- Comportamento de transporte da operadora
- Verificação do tipo de material
- Caracterização de materiais termoelétricos
Variáveis medidas com valores de medição iluminados
Caracterização fotoelétrica sob iluminação controlada:
- Fotocondutividade
- Concentração de portadores de carga fotoinduzida
- Mobilidade de Hall fotoinduzida
- Fotorresposta
- Dinâmica dos portadores de carga
- Caracterização de semicondutores sob iluminação
Aumenta as tuas possibilidades de caracterização de materiais
DSC L63
LSR-3 (LSR L33)
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Visão geral do HCS L36 – Funcionamento, áreas de aplicação, características e perguntas frequentes
Como funciona uma medição pelo efeito Hall?
O HCS L36 mede as propriedades de transporte elétrico de um material, aplicando uma corrente definida e, ao mesmo tempo, expondo a amostra a um campo magnético homogéneo. A tensão de Hall resultante é utilizada, juntamente com a resistência elétrica, para calcular parâmetros-chave como o coeficiente de Hall, a concentração de portadores de carga, a mobilidade de Hall e a resistividade. Este método não destrutivo é frequentemente utilizado para caracterizar semicondutores e na investigação de materiais eletrónicos.
Que materiais é que se podem medir com o HCS L36?
O HCS L36 é adequado para uma grande variedade de materiais condutores e semicondutores, incluindo:
- Silício (Si)
- Nitreto de gálio (GaN)
- Carbureto de silício (SiC)
- Arsenieto de gálio (GaAs)
- Fosfeto de índio (InP)
- Óxidos condutores transparentes (ITO, AZO)
- Camadas finas e revestimentos
- Materiais termoeléctricos
- Semicondutores orgânicos
- Polímeros condutores
Que suportes para amostras estão disponíveis?
Graças ao conceito modular do suporte de amostras, o HCS L36 pode ser adaptado a várias aplicações.
Entre os suportes para amostras disponíveis estão:
- Porta-amostras Van der Pauw
- Suporte para amostras Hall-Bar
- Suporte para amostras do tipo Gated-Hall-Bar
- Suporte para amostras de Seebeck
- Suporte para amostras iluminado
- Porta-amostras personalizados para aplicações específicas
Todos os suportes de amostras têm a funcionalidade «plug-and-play» com deteção automática, para uma configuração rápida e fiável.
Que métodos de medição são suportados?
Dependendo da configuração escolhida, o HCS L36 suporta:
- Medições de Hall com corrente contínua
- Medições Hall com corrente alternada (opcional)
- Medições de Van der Pauw
- Medições com a barra de Hall
- Medições do efeito Gated Hall-Bar
- Medições do coeficiente de Seebeck
- Medições de Hall com iluminação
- Medições do efeito Hall em função da temperatura
Que parâmetros é que se podem determinar?
O HCS L36 determina, ao mesmo tempo, várias características importantes de transporte elétrico, entre as quais:
- Coeficiente de Hall
- Concentração de portadores
- Mobilidade de Hall
- Resistividade elétrica
- Condutividade eléctrica
- Tipo de portador (tipo n / tipo p)
As configurações opcionais permitem ainda medições do coeficiente de Seebeck e medições fotoelétricas.
Quanto custa um HCS L36?
O preço de um sistema HCS L36 depende da configuração escolhida e das opções adicionais, como, por exemplo, a gama de temperaturas, o tipo de forno, o sistema de arrefecimento, as funções de automatização ou modos de medição especiais. Como cada sistema pode ser personalizado individualmente de acordo com os requisitos específicos da tua aplicação, os custos podem variar bastante.
Para obter um orçamento exato, utiliza o nosso formulário de contacto para nos informares das tuas necessidades – teremos todo o gosto em fornecer-te um orçamento personalizado.
Quanto tempo demora a entrega de um HCS L36?
O prazo de entrega de um HCS L36 depende em grande parte das opções escolhidas e da configuração pretendida. Funcionalidades adicionais, como fornos especiais, intervalos de temperatura alargados, automação ou adaptações especiais, podem aumentar o tempo de produção e preparação e, por isso, prolongar o prazo de entrega.
Contacta-nos através do nosso formulário de contacto para receberes uma estimativa precisa do prazo de entrega com base nas tuas necessidades individuais.
Que intervalo de temperatura está disponível?
Dependendo da configuração do sistema, o HCS L36 faz medições desde temperaturas criogénicas até +600 °C. As medições podem ser feitas sob vácuo ou em atmosferas de gás controladas, o que torna o sistema adequado tanto para a investigação básica como para a caracterização de semicondutores de alta temperatura.
O HCS L36 pode ser atualizado mais tarde?
Sim. O HCS L36 baseia-se numa plataforma modular e pode ser ampliado de acordo com as tuas necessidades de investigação à medida que estas vão aumentando. Entre as extensões opcionais contam-se medições de Hall em corrente alternada, caracterização de Seebeck, módulos de iluminação, suportes de amostras adicionais e configurações de medição avançadas.
Qual é a diferença entre as versões «Basic», «Advanced» e «Ultimate»?
O HCS L36 está disponível em três configurações:
- Básico – Medições padrão do efeito Hall para a caracterização de rotina.
- Avançado – Gama de temperaturas alargada e controlo adicional do ambiente.
- Ultimate – Plataforma com todas as funcionalidades, que suporta medições de reverberação AC, Seebeck, iluminação e reverberação de barra, bem como aplicações avançadas de investigação.
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
Funções para medir a reverberação
- Cálculo automático do coeficiente de Hall
- Determinação da concentração de portadores de carga
- Cálculo da mobilidade de Hall
- Avaliação da resistividade e da condutividade
- Identificação de portadores de carga do tipo n e do tipo p
- Análise de Van der Pauw
- Análise do Hall-Bar
- Análise de Hall em função da temperatura
- Medições em série e processos de medição automatizados
Funcionalidades gerais do software
- Interface de utilizador moderna, baseada no Windows®
- Fluxo de trabalho intuitivo para uma preparação rápida das experiências
- Detecção automática de dispositivos e suportes de amostras
- Gestão de utilizadores e permissões
- Base de dados de medições integrada
- Geração automática de relatórios
- Organização de dados por projeto
- Exportação para os formatos CSV, Excel e ASCII
Funções para medir a reverberação
- Cálculo automático do coeficiente de Hall
- Determinação da concentração de portadores de carga
- Cálculo da mobilidade de Hall
- Avaliação da resistividade e da condutividade
- Identificação de portadores de carga do tipo n e do tipo p
- Análise de Van der Pauw
- Análise do Hall-Bar
- Análise de Hall em função da temperatura
- Medições em série e processos de medição automatizados
Aplicações
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Semicondutores e eletrónica
O desenvolvimento contínuo de componentes semicondutores exige uma caracterização de alta precisão das propriedades de transporte elétrico ao longo de todo o processo de desenvolvimento do material. As medições do efeito Hall fornecem informações essenciais sobre a concentração de portadores de carga, a mobilidade, a resistividade e a condutividade, permitindo assim uma compreensão detalhada dos mecanismos de transporte de carga nos semicondutores e nas camadas finas.
Com o LINSEIS HCS L36, é possível determinar estes parâmetros com elevada precisão, numa ampla gama de temperaturas e em condições ambientais controladas. O sistema apoia a investigação, a otimização de processos e a garantia de qualidade para pastilhas semicondutoras, camadas finas, materiais termoelétricos e componentes eletrónicos modernos.
Exemplo de aplicação: camada fina de antimónio (150 nm de Sb)
O antimónio (Sb) é um semimetal muito utilizado na área da termoelétrica (sob a forma de ligas, por exemplo, Bi₁ − x Sb x) e que está a ser cada vez mais utilizado também na microeletrónica. No entanto, a principal área de aplicação do antimónio metálico são as placas de chumbo-antimónio nas baterias de chumbo-ácido. A imagem mostra uma caracterização completa de uma película fina produzida por deposição por pulverização catódica num substrato de SiO₂/Si com o Linseis HCS L36 Basic (opção «RT até 200 °C»).
Exemplo de aplicação: camada fina de bismuto-antimónio (150 nm de Bi₈₇Sb₁₃)
As ligas de bismuto-antimónio (Bi₁ − x Sb x) são ligas binárias de bismuto e antimónio em diferentes proporções. Em particular, a liga Bi₀,₉Sb₀,₁ foi o primeiro isolante topológico tridimensional a ser comprovado experimentalmente. Estes materiais apresentam estados superficiais condutores, mas o seu interior é isolante. Várias ligas de BiSb também são utilizadas em componentes termoelétricos para a gama das baixas temperaturas. A medição apresentada foi realizada numa película fina de Bi₈₇Sb₁₃ depositada por evaporação térmica.
Exemplo de aplicação: nitreto de gálio do tipo N (1 μm) até 600 °C
Uma camada de nitreto de gálio (GaN) do tipo n, com 1 μm de espessura, foi caracterizada com o HCS L36 Basic, desde a temperatura ambiente até aos 600 °C. O coeficiente de Hall em função da temperatura apresenta um aumento contínuo, seguido de um patamar estável a temperaturas mais elevadas, o que comprova a fiabilidade e a reprodutibilidade das medições em toda a gama de temperaturas.
Exemplo de aplicação: ITO (óxido de índio-estanho) até 200 °C
O óxido de índio-estanho (ITO) é um óxido condutor transparente (TCO) amplamente utilizado em ecrãs, ecrãs táteis e componentes fotovoltaicos. Combina uma elevada condutividade elétrica com uma excelente transparência ótica, sendo assim um material ideal para aplicações optoeletrónicas. A camada de ITO, aplicada através do processo de pulverização catódica, foi caracterizada com o LINSEIS HCS L36 Basic numa gama de temperaturas que vai da temperatura ambiente até aos 200 °C.
Exemplo de aplicação: camada dupla de CuNi e Ti (300+60 nm) – HCS Basic vs. Advanced
Uma camada fina de duas camadas de CuNi/Ti (300 nm de CuNi + 60 nm de Ti) foi caracterizada desde a temperatura ambiente
até aos 200 °C, tanto com o LINSEIS HCS Basic como com o LINSEIS HCS Advanced.
As medições do coeficiente de Hall e da mobilidade dos portadores de carga em função da temperatura mostram
uma excelente concordância entre os dois sistemas em toda a gama de temperaturas.
Os resultados mostram que o HCS Basic oferece uma caracterização de Hall
fiável e altamente reprodutível para a análise de materiais de rotina, enquanto o HCS Advanced se baseia neste desempenho comprovado
e dispõe de um conjunto de funcionalidades alargado para aplicações de investigação mais exigentes
, bem como de caracterização elétrica avançada. Isto garante a compatibilidade total dos métodos de medição
e a fiabilidade na troca de dados entre as duas plataformas.
- Comparação direta entre o HCS Basic e o HCS Advanced
- Filme fino de duas camadas de CuNi/Ti (300 nm + 60 nm)
- Intervalo de temperatura: temperatura ambiente até 200 °C
- Determinação da resistividade elétrica, dos coeficientes de Hall e da mobilidade dos portadores de carga
- Excelente compatibilidade entre os dois aparelhos
- Transição suave das medições de rotina para aplicações de investigação exigentes
Bem informado
