• Document: Лекция 8. Измерение концентрации и подвижности носителей заряда
  • Size: 636.36 KB
  • Uploaded: 2019-04-15 14:53:20
  • Status: Successfully converted


Some snippets from your converted document:

Лекция 8. Измерение концентрации и подвижности носителей заряда Физические основы эффекта Холла В лабораторной и производственной практике применяется несколько методов измерения кон- центрации и подвижности носителей заряда. Возможность применения того или другого метода, его метрологические характеристики, интерпретация и информативность измеряемого параметра зависят от физического принципа измерений, электрофизических свойств, геометрической формы и размеров объекта измерения. Кроме того, при выборе метода принимают во внимание его трудоем- кость, локальность, техническую сложность аппаратуры и погрешность измерения. Физическая сущность эффекта Холла заключается в следующем. Через образец, имеющий форму параллелепипеда (рис. 1), пропускают ток в направлении оси X. Если вдоль оси y, перпендикулярной оси x, приложить магнитное поле By , то движущиеся вдоль x со скоростью vy носители заряда будут отклоняться под действием силы Лоренца F = qvx By в направлении z, перпендикулярном x и y. Поскольку направления скоростей и знаки заряда электронов и дырок различны, они будут отклоняться в одну и ту же сторону. Рис. 1. Измерение эффекта холла Таким образом, в направлении z появится поперечный ток Iz = In z + Ip z. Так как образец име- ет конечные размеры в направлении оси z, то произойдет накопление зарядов на верхней грани и возникнет их недостаток на нижней. Противоположные грани заряжаются, и возникает попереч- ное электрическое поле Ez . Поле Ez , растет до тех пор, пока не скомпенсирует поле силы Лоренца и поперечный ток Iz не станет равным нулю. Результирующее поле E в образце будет повернуто относительно Ex на некоторый угол ϕn , пропорциональный магнитной индукции By : Ez tgφn = = µH By Ex Коэффициент пропорциональности µH имеет размерность подвижности и называется холловской подвижностью. Холловская подвижность отличается от микроскопической подвижности µ, которая характеризует электропроводность полупроводника. Как следует из теории кинетических явлений в твердом теле, q < τ2 > q<τ > µH = ;µ = m m 1 где τ -— время релаксации носителей заряда; m — эффективная масса носителей. Обозначения < τ 2 > и < τ > указывают на усреднение стоящих в скобках величин по энергии. Отличие между µН и µ, состоит в различном способе усреднения времени релаксации по энергии. Холл эксперимен- тально установил, что поле Ez удовлетворяет следующему эмпирическому соотношению (для слабых магнитных полей): Ez = RH Jx By , где Jx — плотность тока; RH — постоянная Холла, зависящая от свойств материала. И: µH Ex By = RH Jx By Исп

Recently converted files (publicly available):