1. 請問如何測量材料的空穴遷移率和電子遷移率怎麼區別它們
果斷測霍爾,可以得到霍爾系數,正值表示p型,負值表示n型,還可以得到載流子濃度和遷移率,多劃算啊,一個實驗,三個數據
2. 哪裡能測有機半導體載流子遷移率,用什麼方法
測有機半導體載流子遷移率的方法主要有如下幾種:
穩態直流電流-電壓特性法,飛行時間法,瞬態電致發光法,瞬態電致發光法的修正方法即雙脈沖方波法和線性增壓載流子瞬態法,暗注入空間電荷限制電流,場效應晶體管方法,時間分辨微波傳導技術,電壓調制毫米波譜,光誘導瞬態斯塔克譜方法。
3. 怎樣利用霍爾效應測量載流子
只要分別測出霍爾電流IH及霍爾電勢差就可算出磁場B的大小.2mm厚,直到電場對載流子的作用力FE=qE與磁場作用的洛淪茲力相抵消為止,寬度為b。洛淪茲力使電荷產生橫向的偏轉,一般只有0;(mA·T),垂直磁場對運動電荷產生一個洛淪茲力
(3-14-1)
式中q為電子電荷,是研究半導體材料的重要手段。KH與載流子濃度p成反比,知道了霍爾片的靈敏度KH。
霍爾電勢差是這樣產生的,所以N型樣品和P型樣品的霍爾電勢差有不同的符號霍爾效應可以測定載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。
由(3-14-5)式可以看出,霍爾電勢差就是由這個電場建立起來的,所以都用半導體材料作為霍爾元件。還可以用霍爾效應測量直流或交流電路中的電流強度和功率以及把直流電流轉成交流電流並對它進行調制,空穴有一定的漂移速度v、轉速的測量,則空穴的速度v=IH/pqbd。KH與片厚d成反比,代入(3-14-2)式有
(3-14-3)
上式兩邊各乘以b。
設P型樣品的載流子濃度為p。通過樣品電流IH=pqvbd,即
(3-14-2)
這時電荷在樣品中流動時將不再偏轉,所以霍爾元件都做的很薄、放大。
如果是N型樣品,產生一個橫向電場E,由於樣品有邊界。一般要求KH愈大愈好。用霍爾效應製作的感測器廣泛用於磁場,則橫向電場與前者相反,單位為mV、位置。半導體內載流子濃度遠比金屬載流子濃度小、位移. (3-14-5)
比例系數KH=RH/d=1/pqd稱為霍爾元件靈敏度,便得到
(3-14-4)
稱為霍爾系數。在應用中一般寫成
UH=KHIHB:當電流IH通過霍爾元件(假設為P型)時,所以有些偏轉的載流子將在邊界積累起來,據此可以判斷霍爾元件的導電類型,厚度為d。這就是霍爾效應測磁場的原理,以及判斷材料的導電類型
4. 什麼是載流子的遷移率
遷移率是指載流子(電子和空穴)在單位電場作用下的平均漂移速度,即載流子在電場作用下運動速度的快慢的量度,運動得越快,遷移率越大;運動得慢,遷移率小。同一種半導體材料中,載流子類型不同,遷移率不同,一般是電子的遷移率高於空穴。如室溫下,輕參雜硅材料中,電子的遷移率為1350cm^2/(VS),而空穴的遷移率僅為480cm^2/(VS)。 遷移率主要影響到晶體管的兩個性能: 一是載流子濃度一起決定半導體材料的電導率(電阻率的倒數)的大小。遷移率越大,電阻率越小,通過相同電流時,功耗越小,電流承載能力越大。由於電子的遷移率一般高於空穴的遷移率,因此,功率型MOSFET通常總是採用電子作為載流子的n溝道結構,而不採用空穴作為載流子的p溝道結構. 二是影響器件的工作頻率。雙極晶體管頻率響應特性最主要的限制是少數載流子渡越基區的時間。遷移率越大,需要的渡越時間越短,晶體管的截止頻率與基區材料的載流子遷移率成正比,因此提高載流子遷移率,可以降低功耗,提高器件的電流承載能力,同時,提高晶體管的開關形影速度。
5. 載流子遷移率的介紹
遷移率是指載流子(電子和空穴)在單位電場作用下的平均漂移速度,即載流子在電場作用下運動速度的快慢的量度,運動得越快,遷移率越大;運動得慢,遷移率小。同一種半導體材料中,載流子類型不同,遷移率不同,一般是電子的遷移率高於空穴。如室溫下,輕參雜硅材料中,電子的遷移率為1350cm^2/(VS),而空穴的遷移率僅為480cm^2/(VS)。
遷移率主要影響到晶體管的兩個性能:
一是載流子濃度一起決定半導體材料的電導率(電阻率的倒數)的大小。遷移率越大,電阻率越小,通過相同電流時,功耗越小,電流承載能力越大。由於電子的遷移率一般高於空穴的遷移率,因此,功率型MOSFET通常總是採用電子作為載流子的n溝道結構,而不採用空穴作為載流子的p溝道結構.
二是影響器件的工作頻率。雙極晶體管頻率響應特性最主要的限制是少數載流子渡越基區的時間。遷移率越大,需要的渡越時間越短,晶體管的截止頻率與基區材料的載流子遷移率成正比,因此提高載流子遷移率,可以降低功耗,提高器件的電流承載能力,同時,提高晶體管的開關形影速度。
6. 載流子遷移率的測量方法
遷移率是衡量半導體導電性能的重要參數,它決定半導體材料的電導率,影響器件的工作速度。已有很多文章對載流子遷移率的重要性進行研究,但對其測量方法卻少有提到。本文對載流子測量方法進行了小結。遷移率 μ 的相關概念在半導體材料中,由某種原因產生的載流子處於無規則的熱運動,當外加電壓時,導體內部的載流子受到電場力作用,做定向運動形成電流,即漂移電流,定向運動的速度成為漂移速度,方向由載流子類型決定。在電場下,載流子的平均漂移速度v 與電場強度E 成正比為:
v=μE
式中 μ 為載流子的漂移遷移率,簡稱遷移率,表示單位電場下載流子的平均漂移速度,單位是 m2/Vs 或 cm2/Vs。
遷移率是反映半導體中載流子導電能力的重要參數,同樣的摻雜濃度,載流子的遷移率越大,半導體材料的導電率越高。遷移率的大小不僅關系著導電能力的強弱,而且還直接決定著載流子運動的快慢。它對半導體器件的工作速度有直接的影響。
電導率和遷移率之間的關系為。也就是在一定的電子濃度n 和電荷量的情況下,電子遷移率和電導率是正相關的。
在恆定電場的作用下,載流子的平均漂移速度只能取一定的數值,這意味著半導體中的載流子並不是不受任何阻力,不斷被加速的。事實上,載流子在其熱運動的過程中,不斷地與晶格、雜質、缺陷等發生碰撞,無規則的改變其運動方向,即發生了散射。無機晶體不是理想晶體,而有機半導體本質上既是非晶態,所以存在著晶格散射、電離雜質散射等,因此載流子遷移率只能有一定的數值。
2 測量方法(1)渡越時間(TOP)法渡越時間(TOP)法適用於具有較好的光生載流子功能的材料的載流子遷移率的測量,可以測量有機材料的低遷移率。在樣品上加適當直流電壓,選側適當脈沖寬度的脈沖光,通過透明電極激勵樣品產生薄層的電子一空穴對。空穴被拉到負電極方向,作薄層運動。設薄層狀況不變,則運動速度為μE。如假定樣品中只有有限的陷阱,且陷阱密度均勻,則電量損失與載流子壽命τ有關,此時下電極上將因載流子運動形成感應電流,且隨時間增加。在t時刻有:
若式中L為樣品厚度電場足夠強,t≤τ,且渡越時間t0<τ。則
在t0時刻,電壓將產生明顯變化,由實驗可測得,又有式中L、V和t0皆為實驗可測量的物理量,因此μ值可求。(2)霍爾效應法霍爾效應法主要適用於較大的無機半導體載流子遷移率的測量。將一塊通有電流I的半導體薄片置於磁感應強度為B的磁場中,則在垂直於電流和磁場的薄片兩端產生一個正比於電流和磁感應強度的電勢U,這稱為霍爾效應。由於空穴、電子電荷符號相反,霍爾效應可直接區分載流子的導電類型,測量到的電場可以表示為
式中R為霍爾系數,由霍爾效應可以計算得出電流密度、電場垂直漂移速度分量等,以求的R,進而確定μ。(3)電壓衰減法通過監控電暈充電試樣的表面電壓衰減來測量載流子的遷移率。充電試樣存積的電荷從頂面向接地的底電極泄漏,最初向下流動的電荷具有良好的前沿,可以確定通過厚度為L的樣品的時間,進而可確定材料的μ值。(4)輻射誘發導電率(SIC)法輻射誘發導電率(SIC)法適合於導電機理為空間電荷限制導電性材料。
在此方法中,研究樣品上面一半經受連續的電子束激發輻照,產生穩態SIC,下面一半材料起著注入接觸作用。然後再把此空間電荷限制電流(SCLC)流向下方電極。根據理論分析SCLC電導電流與遷移率的關系為J=pμε1ε0V2/εDd3 (7)測量電子束電流、輻照能量和施加電壓函數的信號電流,即可推算出μ值。
(5)表面波傳輸法將被測量的半導體薄膜放在有壓電晶體產生的場表面波場范圍內,則與場表面波相聯系的電場耦合到半導體薄膜中並且驅動載流子沿著聲表面波傳輸方向移動,設置在樣品上兩個分開的電極檢測到聲一電流或電壓,表達式為Iae=μP/Lv. (8)式中P為聲功率,L為待測樣品兩極間距離,v為表面聲波速。有此式便可推出μ值。(6)外加電場極性反轉法在極性完全封閉時加外電場,離子將在電極附近聚集呈薄板狀,引起空間電荷效應。當將外電場極性反轉時,載流子將以板狀向另一電極遷移。由於加在載流子薄層前、後沿的電場影響,因而在極性反轉後t時間時,電流達到最大值。t相當於載流子薄層在樣品中行走的時間,結合樣品的厚度、電場等情況,即可確定μ值。(7)電流一電壓特性法本方法主要適用於工作於常溫下的MOSFET反型層載流子遷移率的測量。對於一般的MOSFET工作於高溫時,漏源電流Ids等於溝道電流Ich與泄漏電流Ir兩者之和,但當其工作於常溫時,泄漏電流Ir急劇減小,近似為零,使得漏源電流Ids即為溝道電流Ich。因此,對於一般的MOSFET反型層載流子遷移率,可以根據測量線性區I—V特性求的。
3 總結綜上所述,本文共指出了七中載流子遷移率的測量方法,除此之外,還可採用漂移實驗、分析離子擴散、分析熱釋電流極化電荷瞬態響應等方法進行載流子遷移率的測量。
7. 在霍爾效應實驗中,如何由測量出的電導率,求載流子的遷移率
你好!
遷移率的定義:在單位電場的作用下載流子的漂移速度,即遷移率=載流子的漂移速度/E
如果對你有幫助,望採納。
8. 如何測量半導體材料的載流子濃度電導率遷移率判別半導體材料的導電類型
採用霍爾測量系統就可以