使用直流磁场对大厅效应的测量是一种可靠的技术，用于表征半导体材料的电子传输性能。亚博网站下载
霍尔的效果专门用于确定载体浓度，载体类型以及材料的霍尔系数和迁移率。亚博网站下载目前，只有很少的DC现场技术来表征迁移率低的材料，包括用于太阳能电池技术，热电技术和有机电子产品的材料。亚博网站下载
目前，使用AC磁场而不是常规DC的HALL效应测量方法正在吸引越来越多的兴趣。该方法是由Toyo在日本设计的，并已成功使用了15年以上，为研究低流动性材料的性质的研究人员提供了更好的解决方案。亚博网站下载该技术可以衡量低至10的迁移率-3每秒每秒平方厘米平方（cm2/（vs）），而直流现场技术通常仅限于衡量约1厘米的迁移率2/（VS）在传统实验室电磁体产生的直流磁场中。
DC现场大厅效应测量基础知识
当由于垂直于电流的磁场应用磁场，在沿导体中横向电流的方向产生电压时，就会发生大厅的效果（图1）。诱导的电场与所施加电流密度和磁场除以样品厚度的比率称为霍尔系数。
霍尔系数表征了导体制成的材料，因为其值可能会根据构成电流的电荷载体的类型，数量和性质而有所不同。在一系列温度下测量大厅的效应可深入了解材料电荷运输机制。使用不同方法生成的材料样品中大厅效应的测量，可用于评估电子设备中材料的性能，并有助于优化生产技术。大厅的迁移率是材料中最重要的电子特性之一。
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图1。大厅效应的插图
霍尔效应和电阻率测量的常规方法使用直流磁场。霍尔电压与施加的磁场，电流，材料的霍尔系数和材料样品厚度的倒数成正比。理想情况下，未应用场时测得的霍尔电压为零。但是，测得的电压通常包括由未对准和热电电压引起的贡献。
未对准电压与材料和电流的电阻率成正比，并取决于样品几何形状。热电电压来自两种不同材料之间的接触，尽管它取决于热梯度的存在，但不取决于电流。亚博网站下载在DC场测量中，使用场反转来消除未对准电压，并且电流逆转用于卸下热电电压。
DC方法的缺点
DC方法的一些主要缺点如下：
- 在低迁移率材料中，与霍尔电压相比亚博网站下载，未对准和热电电压可能很大，霍尔电压限制了用于测量电压的直流电压表的动态范围。
- 此外，未对准和热电电压可能会随着时间的推移而变化，从而在使用场反转测量的霍尔电压中产生系统误差。这些效果使得很难从测量的电压中精确提取小厅电压，从而又限制了测量霍尔迁移率的能力。
- 使用常规实验室电磁体的直流现场测量技术在测量材料低至1厘米的材料时效果很好亚博网站下载2/ vs（图2）。然而，热电，光伏和有机电子材料的发展类别的特征是迁移率较低，因此很难通过这种方法进行测量。亚博网站下载使用直流现场技术从这种材料产生的未对准和热电电压中提取相对较小的霍尔电压是一项非平凡的任务。亚博网站下载
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图2。AC和DC田间大厅的移动性范围
经过验证的交流场厅效应测量的优势
15多年来，日本科学家和材料研究人员一直在使用AC Hall效应测量方法。亚博网站下载
由于霍尔电压与磁场成正比，当应用AC场时，HALL电压信号也将是AC信号。但是，热电电压和未对准是直流电压，因此易于与交流厅电压信号分离。该方法的一些优点是：
- 该方法使用锁定放大器，该放大器可以将所需的AC与具有高偏卡的不希望的直流电压分开。
- 研究人员可以可靠地衡量的迁移率要比DC场技术可测量的迁移率要低得多（图3）。
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图3。在低迁移率和中等电阻率（<1GΩ）材料中，未对准电压（主要是样品接触中不对称的结果）通常是导致DC 亚博网站下载Hall测量错误的主要因素，从而限制了迁移率测量的分辨率。交流现场技术消除了这种误差形式，从而允许较低的迁移率测量。
申请
AC字段方法已成功用于各种应用程序，其中包括以下内容：
- 用于替代能源应用的光伏和热电材料的测量，包括无定形硅（A：SI），硒化铜（CIGS）和其他太阳亚博网站下载能电池材料，通常具有10个迁移率-3和10厘米2/（vs）。
- 该方法对于使用透明导电氧化物（TCO）半导体（例如氧化锌（ZnO），氧化锌），氧化锌（IGZO）和其他具有16至300厘米左右的TCO材料的新显示技术也很有用。亚博网站下载2/（vs）。尽管DC测量值很好地处理了高端，但通过使用更高的精度AC测量，低端将受益匪浅。
- 研究人员可以通过使用AC Hall亚博网站下载测量更好地理解的另一种类别的材料是有机电子材料，该材料正在研究中用于电子设备，并且具有很小的迁移率，范围为10以下-3至1厘米2/（vs）。这些材料，包亚博网站下载括有机发光二极管（OLED），有机野外效应晶体管（OFET）和有机薄膜晶体管（OTFTS）比无机材料更轻，更灵活，更经济，并且在增强方面具有很高的潜力电子市场。
仪器
这8400系列大厅效果测量系统利用交流大厅效应研究电子材料的电子和磁传输性能。亚博网站下载这种完全自动化和集成的测量系统是由Lake Shore Crodronics与日本Toyo Corporation合作开发的，这是一家在AC现场技术方面拥有多年经验的公司。8400系列HMS具有可选的交流现场测量能力，可实现霍尔迁移率降至10-3厘米2/（vs）。它还能够测量在从低至15 K到高至1273 K的温度范围内测量从200GΩ到低至10μΩ的电阻。
AC Hall效应方法具有衡量低迁移率的能力，为使用新型材料的研究人员提供了解决方案，这些方法将用于下一代设备和技术。亚博网站下载
该信息已从湖岸冷冻也提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载
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