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半导体基础实验报告

篇一：半导体物理实验报告 电子科技大学 半导体物理实验报告

姓名：艾合麦提江学号：20XX033040008班级：固电四班

实验一半导体电学特性测试

测量半导体霍尔系数具有十分重要的意义。根据霍尔系数的符号可以判断材

料的导电类型；根据霍尔系数及其与温度的关系，可以计算载流子的浓度，以及载流子浓度同温度的关系，由此可确定材料的禁带宽度和杂质电离能；通过霍尔系数和电阻率的联合测量．能够确定我流子的迁移约用微分霍尔效应法可测纵向载流子浓度分布；测量低温霍尔效应可以确定杂质补偿度。霍尔效应是半导体磁敏器件的物理基础。1980年发现的量子霍尔效应对科技进步具有重大意义。早期测量霍尔系数采用矩形薄片样品．以及“桥式”样品。1958年范德堡提

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出对任意形状样品电阻率和霍尔系数的测量方法，这是一种有实际意义的重要方法，目前已被广泛采用。

本实验的目的使学生更深入地理解霍尔效应的原理，掌握霍尔系数、电导率和迁移率的测试方法，确定样品的导电类型。

一、实验原理

如图，一矩形半导体薄片，当沿其x方向通有均匀电流I，沿Z方向加有均匀磁感应强度的磁场时，则在y方向上产生电势差。这种想象叫霍尔效应。所生电势差用Vh表示，成为霍尔电压，其相应的电场称为霍尔电场ey。实验表明，在

弱磁场下，ey同J（电流密度）和b成正比 ey=RhJb （1）

式中Rh为比例系数，称为霍尔系数。

在不同的温度范围，Rh有不同的表达式。在本征电离完全可以忽略的杂质电离区，且主要只有一种载流子的情况，当不考虑载流子速度的统计分布时，对空穴浓度为p的p型样品 Rh? 1

?0（2）pq

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式中q为电子电量。对电子浓度为n的n型样品 Rh?? 1 ?0nq （3）

当考虑载流子速度的统计分布时，式（2）、（3）应分别修改为

??h?1??h?1

Rh??R????h???pq????nq ??p??n （4）

式中μh为霍尔迁移率。μ为电导迁移率。对于简单能带结构 ??h ??? ? （5）

???h???????????h?p??n

γh称为霍尔因子，其值与半导体内的散射机制有关，对晶格散射γh=3π/8=1.18;对电离杂质散射γh=315π/512=1.93,在一般粗略计算中,γh可近似取为1.

在半导体中主要由一种载流子导电的情况下，电导率为

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