霍爾效應量測系統 – 便攜型 ezHEMS
ezHEMS (Hall Effect Measurement System) 包含硬體及軟體，可量測及分析樣品的電子特性。包含范德堡法(The Van der Pauw, VDP)及霍爾棒 (Hall bar).
霍爾效應量測對於了解各種半導體和多層器件，以及具有低採樣電阻的高導有機和無機材料的電子特性是必不可少的。材料包括GaAs，InP，InAs，Si，Ge，SiGe，HgCdTe，GaN，SiC，AlN，金屬氧化物，有機導體等。
●樣本大小為5mm x 5mm至15mm x 15mm
●量測功能包含 I-V，I-R，范德堡法 (van der pauw)，霍爾棒 (Hall bar, 6接點)，電阻率，溫度-電阻（T-R）
●可選配4種不同的溫度範圍的測量頭：
- 77K & 300K：低溫量測
- 300K：室溫量測
- 80K ~ 500K：多溫度點量測 (可控溫)
- 80K ~ 800K：高溫量測 (可控溫)
常見問題
問題（S-T）：0.6Tesla和1Tesla磁場之間有什麼區別？
解答：此選擇根據用戶的工作區和示例而有所不同。
樣品必須暴露在最佳磁場中以具有正確的遷移率值。為了確定最佳磁場值，需要對樣品進行磁阻量測（電阻變化與磁場變化的關係）。因此，磁場必須是可掃描的。我們的HEMS設備提供了磁阻測量選項，而在我們的ezHEMS設備中，提供了固定磁場值作為兩個選項。
問題（S）：所使用的系統包含HT量測頭。如果在軟件中選擇LT量測頭會怎樣？
解答：如果您在測量中使用高溫頭（HT頭），則在首次打開軟件時必須選擇“ HT頭”選項。如果在軟件中為測量頭選擇了不同的溫度頭，則測量結果將不正確。屬於每個量測頭會在軟體中做不同的處理。換句話說，如果要使用高溫頭，則必須在軟體頁面上選擇與硬體相同的名稱。通過設置所需的溫度進行量測。
問題（S）：如果使用ezHEMS-RT頭，如何設置室溫？
解答：當您在軟件中選擇RT量測頭時，溫度將自動調整為室溫。您無需在外部設定溫度。RT量測頭上沒有使用溫度傳感器。
問題（S）：我們可以同時使用HT和LT量測頭嗎？
解答：HT的意思是“高溫量測頭”，而LT的意思是“低溫量測頭”。 HT和LT的量測頭不同。如果要在80K-300K之間進行測量，則需要使用LT-head。如果要測量300K-800K之間，則需要使用HT頭。如果您只想在室溫下進行測量，那麼使用RT頭就足夠了（如果您的系統包括LT頭或HT頭，您也可以將這些頭用於室溫測量）。同時，在同一軟體中對每個測量頭的背景數據具有不同定義。也就是說，由於這些原因，您不能同時使用任何“測量頭”。
問題：LT測量頭如何冷卻？
解答：我們通過液氮（LN2）（無冷凍劑）進行冷卻。
問題（S）：什麼時候應該使用真空泵？
解答：必須使用真空泵進行所有溫度測量（對於LT：80K至300K，而HT：300K至800K測量）。如果不使用真空泵，LT量測頭會因液氮而凍結。而HT量測頭的內部和样品會燃燒。同時，兩個測量頭均無法獲得所需的溫度值。
問題（T-S）：在霍爾量測中，散裝物料濃度和片狀物料濃度之間有什麼區別？
解答：散裝載流子濃度是每單位體積的載流子數。其中薄片載流子濃度是每平方平方的載流子數[取決於樣品的尺寸]。
問題（T）：在測量霍爾效應時，如何確定哪種金屬接觸對半導體更好？
解答：許多金屬會形成蕭特基能障(Schottky-barriers)。因此，對於金屬-半導體接觸的特性是強制性的。必須注意電流和電壓之間的線性關係。觸點必須是點形的並且位於樣品邊緣附近。否則，將要計算校正因子–但這不是半導體專用的。通常已將其用於精確量測。對於半導體，歐姆接觸材料與該特定半導體有關。例如，Au在n型GaP上產生良好的歐姆接觸，而對於p型則不，而其他半導體也是如此。
問題：可用於ezHEMS系統的標準樣品是什麼？
解答：我們的霍爾效應量測設備遵循ASTM標準，是全球公認的最新標準。根據ASTM標準，可用於我們的HEMS / ezHEMS測量儀器的最著名的樣品可能是“高遷移率材料，例如輕摻雜n型砷化鎵”。
問題（S）：霍爾效應中使用的樣品的幾何形狀為什麼是矩形？
解答：根據霍爾效應理論，有兩種不同的“樣本形狀方法”。范德堡法和霍爾棒(hall bar)。我們的HEMS / ezHEMS設備可以使用ASTM標準支持的4種不同VDP和1種霍爾棒樣品形狀方法進行量測。
問題（T）：在霍爾量測期間，前四個帶有正磁場的讀數的極性與後面四個帶有負磁場的讀數的極性相反嗎？
解答：接近理想值的樣品在磁場下的預期結果是“相互支持且公差為1％且極性相反的數值”。但是，除非樣品是理想樣品，否則樣品之間的這種狀態會有所不同。根據正負磁場下的測量結果，對樣品的載流子類型進行了解釋。在某些情況下，雖然數值相互支持，但符號可能看起來相同。在這種情況下，它概述了樣品的密度和均勻性。
問題（T）：什麼是霍爾電壓 (hall voltage)？
解答：霍爾效應是在導體上產生一個稱為霍爾電壓的電壓差，該電壓差垂直於導體中的電流和垂直於電流的磁場。
問題（T）（特定）：本徵半導體(intrinsic semiconductor)的霍爾電壓是？
解答：霍爾效應是在導體上產生一個稱為霍爾電壓的電壓差，該電壓差垂直於導體中的電流以及垂直於電流的磁場。
我們期望它為零，因為本徵半導體中空穴和電子的濃度相同。但是，由於霍爾效應取決於電導率，並且由於電導率取決於遷移率[電子的遷移率大於空穴的遷移率]。因此，本徵半導體的行為更像是n型半導體。由於與n型半導體的相似性，本徵半導體顯示出負的霍爾電壓係數。
問題（T）：哪個顯示出更強的霍爾效應：金屬導體或半導體？
解答：電導率與霍爾電壓成反比，半導體的電導率比金屬小。因此，半導體比金屬具有更高的霍爾電壓。從而表現出更強的霍爾效應。
問題（T）：霍爾效應測量中的電子遷移率和電導率是否相同？
解答：霍爾效應器件靈敏度的關鍵因素是電子遷移率。這是電子在電場作用下能以多快的速度在材料中移動的量度，因此是通過設備的磁場將電子偏轉多少。電導率是電子遷移率和電子密度的乘積。
問題（T）：為什麼p型半導體中的霍爾電壓極性與n型半導體相反？
解答：因為在霍爾實驗中，兩個場作用在粒子上，並且每個場都沿相反方向推動正粒子和負粒子。淨運動對電子來說是負-負的，對於空穴來說是正-正的，導致兩種類型的載流子朝相同的方向堆積。因為它們帶有相反的電荷，所以它們會產生相反的指向霍爾場（和霍爾電壓）。
電子沿與電場相反的方向移動，並被磁場逆時針（向上）偏轉。孔沿跟隨電場的方向移動，並被磁場順時針（向上）偏轉。