물리학실험 | Hall Effect (홀 효과)

 

 

 

TIP

 

 

Hall effect의 원리를 이해하고 hall effect의 중요한 특성인 mobility, carrier type 그리고 carrier concentration을 분석한다.

 

 

 

Mobility

특정한 형태의 하전입자가 전기장의 영향하에서 고체물질 내를 이동하는 난이도의 정도. 러한 입자들은 전기장에 의해 끌리면서 고체 내의 원자들과 주기적으로 충돌한다. 전기장의 영향과 충돌로 인해 입자들은 유동속도라고 불리는 평균속도로 움직인다. 입자의 mobility는 전기장의 단위세기당 유동속도의 크기로 정의된다. mobility는 실험적으로 측정할 수 있다. 주어진 고체에서 특정한 입자의 mobility는 온도에 따라서 변화한다.

 

같은 종류의 입자들도 그 mobility의 값들이 약간씩 다를 수 있는데, 이런 경우에는 평균값이 측정된다. 대부분의 금속에서 전하운반자는 음의 전하를 띤 전자이다. 금속이 가진 전자 중에서 단지 일부만이 금속 내를 자유로이 움직일 수 있다. 금속이 전류를 통과시키는 정도를 전도도라고 하며, 단위부피당 자유전자들의 개수에 전자의 전하량과 mobility를 곱한 값과 같다. 어떤 금속들은 전자의 빈자리인 hole(양공)이 움직여서 전류를 형성한다. 반도체물질은 전자와 hole(양공)이 둘 다 존재하는데, 이러한 경우 각각의 mobility를 따로 측정하기가 어렵다.

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실험 방법

1. 측정 Sample 준비

1) 이 작업은 기기의 전원을 ON하기 이전에 완료하여야 함

 

2) 측정하고자 하는 sample을 20㎜×20㎜이내 정사각형 모양으로 절단하여 준비한다.

 

3) sample은 총 4곳을 bonding 한다. (bonding은 Ohmic Contact: 저항성 접촉이 이루어지기 위한 것으로 indium을 사용한다.)

 

4) 열처리가 필요한 경우 각 샘플의 종류에 따른 적정온도와 시간에 의한 annealing을 실시하면 Ohmic Contact 이 매우 유효 함.

 

2. System POWER On

1) 본 장비는 정밀계측장비 이므로 모든 측정은 10분 이상 워밍업 한 이후에 사용해야 함.

 

2) sample을 보드에 장착시킨다.

 

3) 샘플보드를 자석set에 끼운다.

 

4) 프로그램내 Comm. Test 버튼을 클릭한다.

 

5) 전류레인지를 선택한 후 전류 값 및 자속밀도 sample 두께를 입력한다.

 

6) Measure 버튼을 클릭함

 

7) 측정값이 화면에 순차적으로 Display된 후 자동으로 Result부에 계산결과가 나타나면서 측정이 완료됨.

 

 

 

[물리학실험]Hall Effect (홀 효과) 레포트