ويعتبر فهم الممتلكات الكهربائية للمواد شبه الموصلات أمرا أساسيا لتصميم الأجهزة الإلكترونية وتحقيق استخدامها على النحو الأمثل، إذ إن معيارين رئيسيين هما التنقل والسلوك، مما يؤثر على مدى كفاءة تنقل الناقلات في المواد، وتستخدم عدة طرق عملية لقياس هذه الممتلكات بدقة.

قياس السلوكيات الكهربائية

وتشير السمية الكهربائية إلى مدى قدرة المواد على إجراء التيار الكهربائي، واتباع أسلوب شائع للغاية، هو تطبيق كمية كبيرة من العينات وقياس ما ينتج عنها من تيار، وهو ما يتم عادة باستخدام تقنية تجريبية ذات أربع نقاط، تقلل من أخطاء مقاومة الاتصال.

وفي هذه الطريقة، توضع أربعة مسبارات مساحتها بالتساوي على سطح المواد، ويمرّ تيارا عبر المسبار الخارجي، ويقاس الفولط على المسبار الداخلية، ثم تُحسب القدرة على السلوك على أساس الفولطية المقيسة، والحاضر، والجيود المسبار.

تحديد التنقلات التي يقوم بها الناقلون

ويعكس تنقل الناقلين مدى سرعة انتقال الإلكترونات أو الحفر عبر ناقلات نصف موصل عندما يتم تطبيق حقل كهربائي، قياس تأثير القاعة هو أسلوب قياسي لتحديد التنقل.

وفي طريقة تأثير القاعة، يُطبق حقل مغناطيسي على التدفق الحالي في العينة، ويقاس ما ينتج عن ذلك من تطاير مغاير، يعرف باسم فولتاج القاعة، ويمكن حساب معاملات نقل الشحنات باستخدام معامل القاعة وقابليتها للتشغيل.

تقنيات إضافية

وتشمل الأساليب الأخرى القياسات المعتمدة على درجة الحرارة، التي تحلل كيفية تغير السلوك والتنقل مع درجة الحرارة، وتوفر معلومات عن آليات الفرز، ويمكن أيضا استخدام نظام تخطيط التكتل للاختراق لدراسة خصائص النقل على مجموعة من الترددات.

  • طريقة الاختبار من أربع نقاط
  • قياس التأثيرات في القاعة
  • السلوك المعتمد على التدرج
  • جهاز تصوير مقطعي