CN115963148A - 一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置及方法，涉及晶圆测量领域，包括电磁铁，所述电磁铁的中间设置有杜瓦瓶，所述杜瓦瓶用于盛放液氮，且制作好的霍尔样品浸没与液氮中。本发明中，电磁铁最大感应磁场可达到2.3T，霍尔样品浸没于液氮中，所述霍尔样品采用10mm×10mm×20μm的方形碲镉汞薄膜材料，在四角均匀焊接铟柱以达到欧姆接触要求。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆测量技术领域，具体涉及一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置及方法。
背景技术
随着电子时代的快速发展，半导体行业成为研究重点，在半导体工艺中，往往需要在晶圆中形成电路原件，半导体碲镉汞材料的电学参数包括材料的多数载流子浓度、载流子迁移率、施主或受主浓度，材料电学参数与霍尔效应中的霍尔浓度和霍尔迁移举直接相关，霍尔浓度和霍尔迁移为直接测量参数。
在公开号为：CN 110416403A，公开日为：2019.11.5，发明名称为《霍尔元件芯片及其制作方法》的发明专利中，其具体公开了采用铝电极以及过渡层的结构和锑化铟薄膜形成欧姆接触，相对于采用金电极的现有技术方案，大大降低了金属电极材料的成本。另外，金电极需要金丝球超声波压焊工艺，金的熔点较高，需要将霍尔元件芯片置于惰性气体保护环境中加热，然后完成打线工艺，而本发明技术方案中铝电极可以在常温和空气中通过铝超声波压焊机完成打线工艺，以实现和框架的电连接，无需高温条件以及惰性气体保护环境，制作工艺简单，进一步降低了制作成本。
在包括上述专利的现有技术中，利用霍尔效应，并采用范德堡法对霍尔参数进行测量，测试方法为在样品的垂直方向上加人磁场，并在样品的一组电极之间输人恒定电流，测量霍尔效应在材料另一组电极上形成的电压。通过改变输入电极和磁场，并测量不同电极之间的电压，获得材料的霍尔系数和电阻率。然后根据霍尔系数和电阻率随温度、磁场强度的依赖关系提取出材料的多数载流子浓度、载流子迁移率、施主浓度和受主浓度。传统霍尔测试中由于霍尔样品制作工艺问题可能导致无法形成欧姆接触或测量中对称性因子过大偏离1.0，导致测量数据存在更大的误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置及方法，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品；
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，所述四探针样品座上的各个探针一一对应接触于所述碲镉汞样品上的各个铟电极上；
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K；
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度维持在0.5～2.3T；
S5：基于所述碲镉汞样品，将恒定电压设置为20～100mV，恒定电流设置为1μA～20mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内，霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
优选的，所述S1步骤中还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于所述掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的。
优选的，所述S11中的碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品。
优选的，所述S11步骤中的所述碲镉汞样品以碲锌镉薄膜作为衬底，通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角。
优选的，所述碲锌镉薄膜材料通过外延工艺生长于碲锌镉材料上。
优选的，所述S11步骤中的掩模版为氮化硼材料制作。
优选的，所述碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，所述S5-S6步骤中的碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
优选的，所述碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，所述S7-S8步骤中的碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其包括：电磁铁、杜瓦瓶、制冷系统和测量系统。
优选的，所述电磁铁内设置有杜瓦瓶，所述杜瓦瓶内安装有四探针样品座，所述杜瓦瓶内盛放有液氮。
优选的，还包括计算机控制和数据处理系统，所述计算机控制和数据处理系统的输出端分别与测量系统、制冷系统以及测量的系统的输入端连接，所述测量系统、制冷系统以及测量的系统的输出端分别与计算机控制和数据处理系统的输入端连接，所述测量系统包括数据分析模块和数据显示模块，所述数据显示模块包括恒流源以及电压测量仪。
优选的，所述制冷系统包括压缩机，所述压缩机用于维持杜瓦瓶内的温度恒定，所述杜瓦瓶内的温度维持在77K。
优选的，所述恒流源用于霍尔测试中为碲镉汞样品提供恒定电流，所述电压测量仪用于测量碲镉汞样品的两端电压
优选的，所述四探针样品座用于夹持碲镉汞样品。
在上述技术方案中，本发明提供的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，与现有技术相比，本申请中通过将各个铟电极采用焊接的方式固定连接在霍尔样品上，与采用退火相比，省去了中间繁琐的步骤，并且有品质因子的改变，使品质因子大约在1.02左右。
基于上述一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法具有上述有益效果，实用该方法的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置也同样具有上述效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的霍尔测量装置的系统主要部件及构成图；
图2为本发明实施例提供的霍尔测试方法示意图；
图3a为本发明实施例提供的霍尔测试方法中确定欧姆接触示意图；
图3b为本发明实施例提供的霍尔测试方法中各铟电极的电阻率测试示意图；
图4a为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用焊接方式确定欧姆接触示意图；
图4b为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用焊接方式固定各电极的电阻率测试示意图；
图5a为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用焊接方式改变电流方向后确定欧姆接触示意图；
图5b为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用焊接方式改变电流方向后各铟电极的电阻率测试示意图；
图6a为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用退火方式固定各电极确定欧姆接触示意图；
图6b为本发明实施例提供的霍尔测试方法中采用退火方式固定各电极的电阻率测试示意图；
图7为本发明实施例提供的霍尔测试方法中更换样品后，采用退火方式固定各电极的电阻率测试示意图；
图8为本发明实施例提供的霍尔测试方法中霍尔测试示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
实施例一：
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品：该步骤还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；其包括将碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品后，以碲锌镉薄膜作为衬底，使碲锌镉薄膜通过外延工艺生长于碲锌镉材料上作为碲镉汞样品，再通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角，其中，碲镉汞样品的厚度优选为20μm；优选的，碲镉汞样品中的四个角均匀暴露，其中，掩模版采用氮化硼材料制作。
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的；该步骤中铟粒表面的氧化层可以通过打磨或者切除的方式进行祛除。
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，四探针样品座上的各个探针一一对应接触于碲镉汞样品上的各个铟电极上。
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K。
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度恒定，且磁场强度维持在0.5T。
S5：基于碲镉汞样品，将恒定电压设置为20mV，恒定电流设置为0.1mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
实施例二：
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品：该步骤还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；其包括将碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品后，以碲锌镉薄膜作为衬底，使碲锌镉薄膜通过外延工艺生长于碲锌镉材料上作为碲镉汞样品，再通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角，其中，碲镉汞样品的厚度优选为20μm；优选的，碲镉汞样品中的四个角均匀暴露，其中，掩模版采用氮化硼材料制作。
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的；该步骤中铟粒表面的氧化层可以通过打磨或者切除的方式进行祛除。
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，四探针样品座上的各个探针一一对应接触于碲镉汞样品上的各个铟电极上。
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K。
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度恒定，且磁场强度维持在0.5T。
S5：基于碲镉汞样品，将恒定电压设置为20mV，恒定电流设置为50μA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
实施例三
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品：该步骤还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；其包括将碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品后，以碲锌镉薄膜作为衬底，使碲锌镉薄膜通过外延工艺生长于碲锌镉材料上作为碲镉汞样品，再通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角，其中，碲镉汞样品的厚度优选为20μm；优选的，碲镉汞样品中的四个角均匀暴露，其中，掩模版采用氮化硼材料制作。
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的；该步骤中铟粒表面的氧化层可以通过打磨或者切除的方式进行祛除。
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，四探针样品座上的各个探针一一对应接触于碲镉汞样品上的各个铟电极上。
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K。
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度恒定，且磁场强度维持在0.5T。
S5：基于碲镉汞样品，将恒定电压设置为30mV，恒定电流设置为0.1mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
实施例四
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品：该步骤还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；其包括将碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品后，以碲锌镉薄膜作为衬底，使碲锌镉薄膜通过外延工艺生长于碲锌镉材料上作为碲镉汞样品，再通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角，其中，碲镉汞样品的厚度优选为20μm；优选的，碲镉汞样品中的四个角均匀暴露，其中，掩模版采用氮化硼材料制作。
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的；该步骤中铟粒表面的氧化层可以通过打磨或者切除的方式进行祛除。
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，四探针样品座上的各个探针一一对应接触于碲镉汞样品上的各个铟电极上。
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K。
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度恒定，且磁场强度维持在1.2T。
S5：基于碲镉汞样品，将恒定电压设置为20mV，恒定电流设置为0.1mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
实施例五
一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品：该步骤还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；其包括将碲镉汞样品以10mm×10mm×20μm划片成方形样品后，以碲锌镉薄膜作为衬底，使碲锌镉薄膜通过外延工艺生长于碲锌镉材料上作为碲镉汞样品，再通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角，其中，碲镉汞样品的厚度优选为20μm；优选的，碲镉汞样品中的四个角均匀暴露，其中，掩模版采用氮化硼材料制作。
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的；该步骤中铟粒表面的氧化层可以通过打磨或者切除的方式进行祛除。
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，四探针样品座上的各个探针一一对应接触于碲镉汞样品上的各个铟电极上。
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K。
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度恒定，且磁场强度维持在1.2T。
S5：基于碲镉汞样品，将恒定电压设置为30mV，恒定电流设置为0.1mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；该步骤中将碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
如图1所示，本发明还提供一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其包括：电磁铁、杜瓦瓶、制冷系统和测量系统。
优选的，电磁铁内设置有杜瓦瓶，杜瓦瓶内安装有四探针样品座，杜瓦瓶内盛放有液氮。
优选的，还包括计算机控制和数据处理系统，计算机控制和数据处理系统的输出端分别与测量系统、制冷系统以及测量的系统的输入端连接，测量系统、制冷系统以及测量的系统的输出端分别与计算机控制和数据处理系统的输入端连接，测量系统包括数据分析模块和数据显示模块，数据显示模块包括恒流源以及电压测量仪。
优选的，制冷系统包括压缩机，压缩机用于维持杜瓦瓶内的温度恒定，杜瓦瓶内的温度维持在77K。
优选的，恒流源用于霍尔测试中为碲镉汞样品提供恒定电流，电压测量仪用于测量碲镉汞样品的两端电压
优选的，四探针样品座用于夹持碲镉汞样品。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (14)
1.一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
S1、制作碲镉汞样品；
S2：将碲镉汞样品放置于盛有液氮的杜瓦瓶中的四探针样品座上，所述四探针样品座上的各个探针一一对应接触于所述碲镉汞样品上的各个铟电极上；
S3：启动制冷系统维持碲镉汞样品的温度恒定，使其温度维持在77K；
S4：利用范德堡结构测试法进行测试：调节磁场强度，使磁场强度维持在0.5～2.3T；
S5：基于所述碲镉汞样品，将恒定电压设置为20～100mV，恒定电流设置为1μA～20mA，通过测量碲镉汞样品上的各个电极对的接触电阻与测量两个相邻电极对的I～V曲线来判定碲镉汞样品是否满足欧姆接触条件；
S6：通过在上述的两个相邻电极之间施加设定的恒定电流，然后再测量两个相邻电极对的相对电压，从而进行电阻率测试，使其对称性因子Q＝1；
S7：进行霍尔效应测量：测量过程中给出不存在磁场的情况下，施加电流在斜对角的电极对上进行测量，得到碲镉汞样品的斜对角的电极对的电压值；在正反两个电流方向上进行测量，并给出其平均值，将测量后电压平均值作为误差，从霍尔电压的测量值中自动扣除；
S8：自动测试南北两极分别向上时的电压值，对测量值扣除误差并取平均值，两个斜对角的电极对的平均值的差在5％以内；
S9：霍尔效应测量完成后，计算得到载流子浓度和迁移率。
2.根据权利要求1所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述S1步骤中还包括以下分步骤：
S11：对待测碲镉汞样品进行预处理；
S12：去除铟粒表面的氧化层，然后将铟粒焊接于所述掩模版的四角位置处，用于制作电极形成欧姆接触的。
3.根据权利要求2所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述S11中的碲镉汞样品以10mm×10mm划片成方形样品。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述S12步骤中的所述碲镉汞样品以碲锌镉薄膜作为衬底，并通过掩模版覆盖并暴露碲镉汞样品的四个角。
5.根据权利要求4所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述碲锌镉薄膜材料通过外延工艺生长于碲锌镉材料上。
6.根据权利要求4所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述S12步骤中的掩模版为氮化硼材料制作。
7.根据权利要求1所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，所述S5-S6步骤中的碲镉汞样品上的两个相邻电极对为1-2或者3-4。
8.根据权利要求1所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法，其特征在于，所述碲镉汞样品上的各个铟电极按顺序依次用1、2、3、4进行编号，所述S7-S8步骤中的碲镉汞样品上的斜对角的电极对为1-3或者2-4。
9.一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其用于上述权利1-8任意一项所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量方法进行测量，其特征在于，包括：电磁铁、杜瓦瓶、制冷系统和测量系统。
10.根据权利要求9所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其特征在于，所述电磁铁内设置有杜瓦瓶，所述杜瓦瓶内安装有四探针样品座，所述杜瓦瓶内盛放有液氮。
11.根据权利要求9所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其特征在于，还包括计算机控制和数据处理系统，所述计算机控制和数据处理系统的输出端分别与测量系统、制冷系统以及测量的系统的输入端连接，所述测量系统、制冷系统以及测量的系统的输出端分别与计算机控制和数据处理系统的输入端连接，所述测量系统包括数据分析模块和数据显示模块，所述数据显示模块包括恒流源以及电压测量仪。
12.根据权利要求9所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其特征在于，所述制冷系统包括压缩机，所述压缩机用于维持杜瓦瓶内的温度恒定，所述杜瓦瓶内的温度维持在77K。
13.根据权利要求11所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其特征在于，所述恒流源用于霍尔测试中为碲镉汞样品提供恒定电流，所述电压测量仪用于测量碲镉汞样品的两端电压。
14.根据权利要求10所述的一种基于碲镉汞材料的霍尔测量装置，其特征在于，所述四探针样品座用于夹持碲镉汞样品。
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Denomination of invention: A Hall measurement device and method based on tellurium cadmium mercury material Granted publication date: 20231031 Pledgee: Huishang Bank Co.,Ltd. Chuzhou Fenghuang road sub branch Pledgor: Anhui Guangzhi Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980011102 |
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