Het begrijpen van de elektrische eigenschappen van halfgeleidermaterialen is essentieel voor het ontwerpen en optimaliseren van elektronische apparaten. Twee belangrijke parameters zijn mobiliteit en geleidbaarheid, die van invloed zijn op hoe efficiënt transportdragers bewegen binnen een materiaal. Verschillende praktische methoden worden gebruikt om deze eigenschappen nauwkeurig te meten.

Meten van elektrische geleidbaarheid

De meest voorkomende methode is het toepassen van een bekende spanning over een monster en het meten van de resulterende stroom. Dit gebeurt meestal met behulp van een vierpunts sondetechniek, die contactweerstandsfouten minimaliseert.

In deze methode worden vier even verdeelde sondes op het materiaaloppervlak geplaatst. Een stroom wordt door de buitensondes geleid en de spanning wordt gemeten over de binnensondes. De geleidbaarheid wordt dan berekend op basis van de gemeten spanning, stroom en de meetkunde van de sonde.

Bepalen van mobiliteit van vervoerders

De mobiliteit van de drager weerspiegelt hoe snel elektronen of gaten door een halfgeleider kunnen bewegen wanneer een elektrisch veld wordt toegepast. De Hall effect meting is een standaard techniek voor het bepalen van mobiliteit.

In de Hall effect methode wordt een magnetisch veld loodrecht op de stroomstroom in het monster toegepast. De resulterende dwarsspanning, bekend als de Hall spanning, wordt gemeten. Met behulp van de Hall coëfficiënt en geleidbaarheid, kan de mobiliteit van lading dragers worden berekend.

Aanvullende technieken

Andere methoden omvatten temperatuurafhankelijke metingen, die analyseren hoe geleidbaarheid en mobiliteit veranderen met temperatuur, waardoor inzichten in verstrooiende mechanismen. Impedantie spectroscopie kan ook worden gebruikt om transporteigenschappen te bestuderen over een reeks frequenties.

  • Vierpuntssondemethode
  • Haaleffectmeting
  • Temperatuurafhankelijke geleidbaarheid
  • Impedantiespectroscopie