Puolijohdemateriaalien sähköominaisuuksien ymmärtäminen on olennaista elektronisten laitteiden suunnittelussa ja optimoinnissa. Kaksi keskeistä muuttujaa ovat liikkuvuus ja johtaminen, jotka vaikuttavat siihen, miten tehokkaasti latausalukset liikkuvat materiaalin sisällä. Useita käytännön menetelmiä käytetään näiden ominaisuuksien tarkkaa mittaamiseen.

Sähköjohdekyvyn mittaaminen

Sähköjohtavuus osoittaa, kuinka hyvin materiaali voi johtaa sähkövirtaa. Yleisin menetelmä on soveltaa tunnettu jännite koko näytteen ja mittaamalla tuloksena virta. Tämä tehdään tyypillisesti käyttämällä nelipisteanturi tekniikka, joka minimoi kosketusvastusvirheitä.

Tässä menetelmässä materiaalipinnalle asetetaan neljä tasavälein varustettua anturia. Virta kulkee ulompien anturien läpi ja jännite mitataan sisäanturien kautta. Johtajuus lasketaan sitten mitatun jännitteen, virran ja näytteenottimen geometrian perusteella.

Liikenteenharjoittajien liikkuvuuden määrittäminen

Kalustoyksikön liikkuminen heijastaa sitä, kuinka nopeasti elektronit tai reiät voivat liikkua puolijohdealueen läpi, kun sähkökenttää käytetään. Hall-tehon mittaus on vakiotekniikka liikkuvuuden määrittämiseksi.

Hall-ilmiön menetelmällä magneettikenttää käytetään kohtisuorassa näytteen virtausta vastaan. Tuloksena oleva poikittaisjännite, Hall-jännite, mitataan. Hall-kertoimen ja johtokyvyn avulla voidaan laskea lataustelineiden liikkuvuus.

Lisätekniikat

Muita menetelmiä ovat lämpötilasta riippuvat mittaukset, jotka analysoivat, miten johtokyky ja liikkuvuus muuttuvat lämpötilan kanssa, tarjoten tietoa hajautusmekanismeista. Impedanssispektroskopiaa voidaan käyttää myös erilaisten taajuuksien latauksen kuljetusominaisuuksien tutkimiseen.

  • Nelipisteanturimenetelmä
  • Hall-efektin mittaus
  • Lämpötilasta riippuvainen johtokyky
  • Impedanssispektroskopia