기초전자재료실험 | 반도체 홀 측정

 

 

 

TIP

 

 

홀 효과(Hall effect)란 시료가 자기장 속에 놓여 있을 때, 자기장에 수직한 방향으로 전류를 흘려주면 자기장과 전류에 수직한 방향으로 전위차가 발생하는 현상이다. 이를 통해 반도체 그래핀 박막의 전하 운반자의 종류가 전자인지 정공인지를 구별 할 수 있고, 전하의 밀도와, 이동도를 실험으로 알아낼 수 있다.

 

 

 

반도체의 종류에는 불순물, 결함이 없는 순수한 Si로 이뤄진 진성 반도체(intrinsic semiconductor)와 순수한 Si에 적은 양의 불순물을 넣어 전자 혹은 정공의 농도를 높인 불순물 반도체(extrinsic semiconductor)가 있다.

 

진성 반도체는 Si 원자가 공유결합을 한 상태로 결정을 형성하고 있으며 전자는 0K에서 가전자띠 까지 채워져 있고 전자띠는 비어있다. 외부의 광에너지나 열에너지에 의해 전자가 여기(勵起)되어서 전자띠로 올라가며, 가전자띠의 빈자리가 정공이 되는 것이다. 이렇게 생성된 정공과 전자는 외부 전계에 의해 자유롭게 움직이게 된다. Si-Si 결합을 끊어서 자유전자와 정공을 만들어 내는 것이다. 전계가 인가될 때 전도띠의 전자는 가전자띠의 전도와 움직여서 전도도에 영향을 준다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 두께가 10㎚인 그래픽 박막의 꼭짓점 4곳에 ABCD 4개의 전극을 연결한다. 각각 AB와 BC에 전류를 흘려준다. 이는 면 저항을 구하기 위함이고 이를 위해 전기전도도를 알 수 있다.

 

2) 걸어줄 자기장과 전류를 설정, 소프트웨어로 측정한 홀 전압 측정값을 확인한다. A-C, B-D 홀 전압을 확인하고 평균값을 구한다.

 

3) 공식을 이용하여 홀 계수, 전하밀도, 이동도를 구한다

 

 

 

[기초전자재료실험]반도체 홀 측정 레포트

 

 

 

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