-
Продукт
-
-
-
-
-
Контакты
Тест Холла
1. Тестирование по методу Холла на зонде — это неразрушающий метод, основанный на микрометровой точности позиционирования и контакта зондовой платформы, который позволяет прикладывать стабильное магнитное поле и ток к полупроводниковым образцам, а затем путем измерения напряжения Холла определять ключевые электрические параметры, такие как концентрация носителей заряда и их подвижность.
(1) Высокоточное позиционирование и контакт: зондовая платформа оснащена высокоточной системой зондовых держателей и механизмами перемещения, такими как трёхосевое линейное движение по осям X-Y-Z, с точностью позиционирования лучше 1 мкм. Это позволяет точно размещать зонды в контрольных точках образца, обеспечивая надёжный электрический контакт с его поверхностью, что минимизирует контактное сопротивление и измерительные погрешности. Кроме того, для изготовления зондовой платформы и самих зондов используются немагнитные материалы, исключающие возможные помехи при проведении тестов эффекта Холла.
(2) Система стабильного магнитного поля: магнитное поле является одним из ключевых элементов для проведения тестирования Холла и должно обеспечиваться стабильным и регулируемым магнитным полем, создаваемым такими компонентами, как электромагнит, источник питания для магнитного поля и циркуляционная водяная охладительная установка. Например, электромагниты серии EM благодаря конструкции с водяным охлаждением катушки обеспечивают стабильность и равномерность магнитного поля, позволяя получать горизонтальное магнитное поле при различных зазорах, например, 2,2 Тл при зазоре 20 мм.
(3) Точное управление температурой: для некоторых испытаний, требующих изучения влияния температуры на эффект Холла, зондовая платформа должна быть оснащена функцией точного контроля температуры. Например, зондовая платформа HCP621G-PMH для низких и высоких температур позволяет управлять температурой в диапазоне от -190°C до 600°C с точностью стабилизации ±0,05°C (>25°C) и ±0,1°C (<25°C), а также обеспечивает возможность подачи защитного газа, предотвращая образование инея на образце при отрицательных температурах или окисление при высоких температурах.
(4) Высокоэффективное программное обеспечение для измерений и анализа данных: в сочетании со специализированным ПО для измерений и анализа данных оно позволяет автоматически собирать и обрабатывать измерительные данные, быстро вычислять такие параметры, как коэффициент Холла, концентрация носителей заряда, подвижность, а также строить соответствующие характеристические кривые, такие как I-V, R-H и R-T кривые, что удобно для пользователей при проведении анализа и исследований.
2. Порядок проведения холловского тестирования на зонде.
(1). Подготовка к проведению эксперимента: убедитесь, что оборудование — зондовая установка, система магнитного поля, камера низких и высоких температур (если требуется), источник-вольтметр и другие устройства — подключены правильно и откалиброваны; закрепите полупроводниковый образец на образцовом столе, удостоверьтесь, что тестовая область чистая и свободна от загрязнений; в зависимости от размера образца и расположения точек измерения установите подходящие немагнитные зонды (обычно 4- или 6-контактные).
(2) Позиционирование образца и контакт с зондом: с помощью микроскопической системы сканирования на зондовой платформе находят тестовую точку образца, затем управляют микрометрическим приводом перемещения зонда, чтобы точно прижать его к тестовой точке, обеспечивая стабильное значение контактного сопротивления (обычно контролируют состояние проводимости источника измерительного прибора).
(3) Настройка параметров тестирования: в программном обеспечении управления задаются условия испытаний, включая величину подаваемого тока, интенсивность магнитного поля (постоянная или диапазон непрерывного изменения), температурные параметры (комнатная температура, высокие и низкие температуры с указанием времени стабилизации), а также выбирается режим измерения (например, постоянный ток Холла, FastHall и др.).
(4) Начало работы с окружающей средой и магнитным полем: при необходимости проведения испытаний при высоких или низких температурах закройте камеру образца и заполните её защитным газом (например, азотом), затем запустите систему терморегулирования до достижения заданной температуры и обеспечьте её стабилизацию. После этого включите систему магнитного поля, доведите его напряжённость до установленного значения и поддерживайте её равномерной и стабильной.
(5) Сбор и регистрация данных: запустите измерительную программу; оборудование автоматически подает ток и магнитное поле, одновременно осуществляя сбор таких данных, как холловское напряжение и продольное напряжение. Некоторые системы поддерживают функцию непрерывного построения характеристик R-H, R-T и других кривых в реальном времени. По завершении процесса исходные данные сохраняются.
(6) Последующая обработка теста: поочередно отключить магнитное поле, систему терморегулирования и источник питания, затем извлечь образец; с помощью аналитического программного обеспечения рассчитать ключевые параметры, такие как концентрация носителей заряда и подвижность, и составить отчет о результатах испытаний.
4. Итоги программы тестирования Холла:
(1) Основная архитектура технологии
Система точной позиционирования и контакта: корпус зондовой платформы выполнен из немагнитных материалов, оснащён трёхосным микрометрическим приводом X-Y-Z (точность позиционирования лучше 1 мкм), а также подходит для различных типов зондов (например, вольфрамовых или бериллиево-медных). В сочетании с микроскопической системой увеличения до тысячи крат обеспечивается высокоточное прижатие к малым тестовым точкам, что гарантирует стабильное значение контактного сопротивления.
Система управления подачей магнитного поля: состоит из электромагнитов (например, серии EM с C-образной конструкцией), высокоточного источника питания и водяного охлаждения. Она обеспечивает стабильное и регулируемое магнитное поле (например, 1,5 Тл при зазоре 40 мм, 2,2 Тл при зазоре 20 мм) и поддерживает плавное сканирование и реверсирование магнитного поля, что позволяет удовлетворить требования к проведению испытаний различных материалов.
Система контроля окружающей среды и помех: с помощью герметичной камеры, заполняемой защитным газом (для предотвращения окисления), встроенных сухих трубопроводов (для защиты от образования инея при низких температурах) и экранирующего корпуса из сплава Пермаллоя, минимизируются влияние колебаний температуры и электромагнитных помех (EMI) на тестирование. Все элементы стендов и компоненты выполнены из немагнитных материалов, что позволяет избежать магнитных помех.
Модуль автоматизированного измерения и анализа: интеграция тестовых алгоритмов, таких как метод Вандербильда, а также использование технологии двойного реверсирования тока и магнитного поля для устранения ошибок, связанных с термоэлектрическим напряжением и смещением напряжения. В сочетании со специализированным программным обеспечением модуль автоматически выполняет сбор данных, в режиме реального времени рассчитывает такие параметры, как коэффициент Холла и подвижность носителей заряда, и формирует характеристические кривые.
(2) Основная прикладная ценность
Ключевая поддержка исследований и производства: охватывает такие области, как полупроводниковые материалы, наноматериалы и датчики Холла, предоставляя количественные данные для выбора материалов и оптимизации технологий, например, позволяя оценить однородность легирования полупроводников с помощью тестов на подвижность носителей заряда.
Двойная гарантия снижения затрат и повышения эффективности: неразрушающий тест позволяет многократно исследовать одни и те же образцы с точки зрения их температурных и магнитных характеристик, минимизируя потери образцов; автоматизированный процесс сокращает время анализа одного образца до 1–2 минут, значительно повышая производительность тестирования.
- Возможность адаптации к различным сценариям: совместимость с системами терморегулирования высоких и низких температур (-190°C ~ 600°C) позволяет проводить тестирование в широком диапазоне температур. Также благодаря регулировке магнитного поля устройство подходит для передовых исследовательских сценариев, таких как квантовый эффект Холла, обеспечивая одновременно потребности фундаментальных научных исследований и промышленной диагностики.