半 导 体 物 理 信息工程学院电子科学与技术教研室 2 0 0 9 实 验 指 导 书 I 目 录 实验一：霍尔效应 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 实验二：四探针法测量半导体电阻率及薄层电阻 „„„„„„ 6 实验三：椭偏法测薄膜厚度和折射率 „„„„„„„„„„„ 9 附录A:《RTS-8 型双电测四探针测试仪用户手册》„„„„„11 附录B:《WJZ/WJZ-Ⅱ型多功能激光椭圆偏振仪使用手册》„ 30 1 实验一 霍尔效应 一、实验目的 1. 了解霍尔器材对材料要求的知识； 2. 学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的SHIV~曲线； 3. 学会确定试样的导电类型，载流子浓度以及电导率。 二、仪器设备 QS-H 型霍尔效应实验组合仪 三、实验原理 1. 导体材料霍尔系数的确定 由霍尔电压HV与磁感应强度 B 的关系，BIdRVSHH 知，只要测出HV以及知道SI 、B 和 d，可计算出霍尔系数 BIdVRSHH （1） 2. 导体材料导电类型的确定 若实验中能测出SI 、B 的方向，就可判断HV的正负，决定霍尔系数的正负，从而判断出半导体的导电类型。当0HR时，样品属 N 型（载流子为电子），反之则为 P 型（载流子为空穴）。 3. 导体材料载流子浓度的确定 由霍尔系数BIdVneRSHH 1，可得 deVBInHS （2） 如果知道HV、SI 、B，就可确定该材料的载流子浓度。根据电导率 与载流子浓度 n 以及迁移率 之间的关系ne知，通过实验测出 值即可求出 HR （3） 4. 霍尔组件对材料的要求 根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率 高、电阻率 亦较高）的材料。因HR，就金属导体而言， 和 均很低，而不良导体 虽高，但 极小，因而上述两种材料的霍尔系数都很小，不能用来制造霍尔组件。半导体 高，适中，是制造霍尔元件较理想的材料，由于电子的迁移率比空穴的迁移率大，所以霍尔元件都采用N 型材料，其次霍尔电压的大小与材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍尔组件的输出电压较片状要高得多。 2 5. 实验中的副效应及其消除方法 在产生霍尔效应的同时，还存在一些与温度、电极与半导体接触处的接触电阻有关的效应，这些效应也会在霍尔元件的上下侧面产生电位差。这种不是霍尔效应产生的电位差的存在将影响测量结果的准确性，实验时应当设法消除。本实验主要影响来自不等势电压V ，如图 1 ...
