1. 实验目的⑴ 通过实验加深对半导体霍尔效应的理解;⑵ 掌握霍尔系数和电导率的测量方法,了解测试仪器的基本原理和工作方法。2. 实验内容测量样品从室温至高温本征区的霍尔系数和电阻率。要求:⑴ 判断样品的导电类型;⑵ 求室温杂质浓度,霍尔迁移率;⑶ 查阅迁移率或霍尔因子数据,逼近求解载流子浓度和迁移率;⑷ 用本征区TRH数据,由 (21) 式编程计算样品材料的禁带宽度;⑸本 征 导 电 时 ,LpLnqn。与23T成 正 比 , 所 以kTETCg 2exp23'',那么由TT1~ln23或由T1~ln实验曲线的斜率求出禁带宽度 Eg。⑹ 对实验结果进行全面分析、讨论。3. 实验原理⑴ 霍尔效应如图 1 所示的矩形半导体,在X 方向通过一密度为j x 的电流,在Z 方向加一均匀磁场(磁感应强度为B), 由于磁场对运动电荷(速度为xv )有一个洛伦兹力,在Y 方向将引起电荷的积累,在稳定情况下,将形成平衡洛伦兹力的横向电场YE 。这就是大家熟知的霍尔效应。其霍尔系数定义为1ZXYHBJER由0BqvqExY,可以导出HR与载流子浓度的关系式,它们是P 型21qpRHN型31qnRH如果计及载流子速度的统计分布,关系式变为P 型41qpRpHHN型51qnRnHH同时考虑两种载流子时有622nbpqnbpRHH式中, q 是电子电荷,pnb,pn,分别是电子和空穴的迁移率,H 是霍尔迁移率。pnH, 称为霍尔因子,其值与能带结构和散射机构有关。例如非简并半导体,长声学波散射时,18.183H;电离杂质散射时,93.1H;对于高简并半导体和强磁场条件时,11H。对于主要只有一种载流子的n 型或p 型半导体,电导率可以表示为nqn或pqp,这样由( 4)或( 5)式有7HHHR8HHR由上述关系式可见,霍尔系数和电阻率的联合测量能给出载流子浓度和霍尔迁移率,而且结合迁移率对掺杂浓度、温度的数据或霍尔因子掺杂浓度、温度的数据, 可以逼近求得载流子浓度和载流子迁移率。载流子浓度是温度的函数。室温饱和区杂质全部电离,DsNn,AsNp,其值可由HR给出。但是随着温度升高,进入过渡区和本征区,在这种情况下,少数载流子的影响不可忽略,霍尔系数由(6)式决定。以至单独的霍尔测量数据不能给出两种载流子浓度,必须结合高温下电导率数据、室温霍尔以及迁移率数据,才能给出n、p 之值。这时n 型半导体:9pnnsp 型半导体:10npps在只计入晶格散射时,电导率为11LpLnqpqn将(9) 式代入( 11)式可得n 型半导体:131121bbnqpbnqnsLpsLp同理,将( 10)式代入( 11)式可得p 型半导体:1...