Система анализа эффекта Холла HCS L36: точная характеристика полупроводниковых материалов
Системы серии HCS L36 от компании Linseis представляют собой передовые настольные решения для всестороннего анализа электрических транспортных свойств полупроводниковых материалов и компонентов. Эти приборы позволяют точно определять такие ключевые параметры, как концентрация носителей заряда, подвижность Холла, удельное сопротивление, коэффициент Холла, а также коэффициент Зеебека — всё в одном устройстве. Благодаря модульной конструкции и гибким возможностям настройки, система HCS L36 идеально подходит как для научно-исследовательских лабораторий, так и для промышленного контроля качества. Она работает с широким спектром материалов: от классических полупроводников (Si, SiGe, GaAs, InP, GaN) до металлических пленок, оксидов и органических соединений.
Ключевые измеряемые параметры
- Концентрация носителей заряда (для слоёв [1/см²] и объёмных образцов [1/см³])
- Постоянная Холла [см³/Кл]
- Подвижность Холла [см²/(В·с)]
- Удельное сопротивление [Ом·см]
- Электропроводность [См/см]
- Коэффициент Зеебека [мкВ/К]
- Магнитосопротивление
- Альфа-коэффициент (соотношение горизонтального и вертикального сопротивления)
Особенности конструкции и функциональности
- Герметичная измерительная камера — позволяет проводить эксперименты в вакууме или в контролируемой атмосфере (инертной, окислительной, восстановительной).
- Магниты диаметром 120 мм обеспечивают высокую однородность магнитного поля (±1% на площади 50×50 мм), что критично для точности измерений.
- Модульный и масштабируемый дизайн — пользователь может легко адаптировать систему под свои задачи благодаря сменным держателям образцов и дополнительным опциям.
- Интегрированное ПО под Windows — обеспечивает простое управление, автоматизированный сбор данных и расширенный анализ результатов.
- Опциональный усилитель Lock-in — минимизирует шумы при измерении слабых сигналов.
- Возможность подключения внешней электроники — расширяет функциональность системы.
Технические характеристики моделей HCS L36
| Параметр | HCS 1 (Basic) | HCS 10 (Advanced) | HCS 100 (Ultimate) |
|---|---|---|---|
| Диапазон температур | От LN₂ до 600 °C (–196 °C при быстром охлаждении) | От LN₂ до 600 °C (–196 °C при быстром охлаждении) | От комнатной температуры до 500 °C |
| Магнитная система | Постоянные магниты ±0.7 Тл, диаметр полюса 120 мм | Электромагнит до ±1 Тл, полюс 76 мм, до 75 А | Halbach-конфигурация до 0.5 Тл, внутренний диаметр 40 мм |
| Источник тока | DC: 1 нА – 125 мА (8 декад, ±12 В) | DC: 1 нА – 125 мА AC: 16 мкА – 20 мА (1 мГц – 100 кГц) | DC: 1 нА – 125 мА AC: 16 мкА – 20 мА (1 мГц – 100 кГц) |
| Измерение напряжения | DC: 1 мкВ – 2500 мВ, разрешение 300 пВ | DC: 1 мкВ – 2500 мВ AC: 20 нВ – 1 В | DC: 1 мкВ – 2500 мВ AC: 20 нВ – 1 В |
| Размеры образцов | 5×5 мм до 50×50 мм, высота до 5 мм | 5×5 мм до 50×5 мм, высота до 5 мм | до 10×10 мм, высота до 2.5 мм |
| Диапазон удельного сопротивления | 10⁻⁴ – 10⁷ Ом·см | 10⁻⁴ – 10⁷ Ом·см | 10⁻⁵ – 10⁷ Ом·см |
| Концентрация носителей | 10⁷ – 10²¹ см⁻³ | 10⁷ – 10²¹ см⁻³ | 10⁷ – 10²² см⁻³ |
| Подвижность | 0.1 – 10⁷ см²/(В·с) | 10⁻³ – 10⁷ см²/(В·с) | 1 – 10⁷ см²/(В·с) |
| Атмосфера | Вакуум, инертная, окислительная, восстановительная | Вакуум, инертная, окислительная, восстановительная | Вакуум, инертная, окислительная, восстановительная |
| Точность температуры | ±0.05 °C | ±0.05 °C | ±0.05 °C |
Программное обеспечение и автоматизация
Все модели HCS L36 управляются через интуитивно понятное программное обеспечение под Windows. Система поддерживает:
- Автоматическое распознавание сенсоров (через EEPROM)
- Режим NIST для оптимизации параметров измерения
- Полностью автоматическое регулирование охлаждения
- Хранение данных в базе (опционально)
- Интеграцию с внешними приборами и усилителями
- Автоматическую обработку и визуализацию результатов
Практические применения
Система HCS L36 успешно применяется для анализа:
- Тонкоплёночных термоэлектрических материалов (BiSb, Sb, PEDOT:PSS)
- Прозрачных проводящих оксидов (ITO)
- Полупроводниковых структур (Si, GaN, InGaAs)
- Нанопроводов и транзисторов (с опцией Gated Hall Bar)
- Фотоактивных материалов (с опцией освещения разными длинами волн)
Например, при анализе 150-нм плёнки сурьмы (Sb), нанесённой методом распыления на подложку SiO₂/Si, система HCS 1 позволила точно определить её подвижность, концентрацию носителей и удельное сопротивление в диапазоне температур от комнатной до 200 °C.
Система HCS L36 — это универсальный, точный и надёжный инструмент для комплексной электрической и термоэлектрической характеристики материалов. Благодаря трём уровням комплектации (Basic, Advanced, Ultimate), каждый пользователь может выбрать оптимальную конфигурацию под свои задачи — от базовых исследований до передовых разработок в области наноэлектроники и энергетики.