KR101253504B1 - Ultra hightemperature measurement apparatus of hall effect - Google Patents

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KR101253504B1
KR101253504B1 KR1020120021929A KR20120021929A KR101253504B1 KR 101253504 B1 KR101253504 B1 KR 101253504B1 KR 1020120021929 A KR1020120021929 A KR 1020120021929A KR 20120021929 A KR20120021929 A KR 20120021929A KR 101253504 B1 KR101253504 B1 KR 101253504B1
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high temperature
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KR1020120021929A
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박영규
이근택
이진호
이안수
노태형
박형준
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에코피아 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for measuring a hall effect at an ultra high temperature is provided to check electrical properties of a new material or an oxide superconductor by detecting a defect structure of a sample. CONSTITUTION: An apparatus for measuring a hall effect at an ultra high temperature comprises a base plate(110), one pair of supports(120), a cooling pipe(140), a heater(150), a sample contact jig(180), and a magnetic flux density applying unit(190). The base plate includes the pair of supports installed on the top surface of the base plate to face each other with a certain distance therebetween. The cooling pipe has one end and the other end which are connected to a lateral side of each of the pair of supports. The heater is disposed in a place within the cooling pipe. The sample contact jig is movably connected to a lateral side of one of the pair of supports, and includes a sample holder for stably positioning a sample. The magnetic flux density applying unit is disposed outside of the cooling pipe for forming a magnetic field.

Description

초고온 홀 효과 측정장치{Ultra hightemperature measurement apparatus of hall effect}Ultra high temperature measurement apparatus of hall effect

본 발명은 초고온 홀 효과 측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 산화물 반도체 및 세라믹 소자에 1100K(827℃) 이상의 온도를 인가하여 전기적인 특성을 용이하게 파악할 수 있는 초고온 홀 효과 측정장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultra high temperature Hall effect measuring apparatus, and more specifically, to an ultra high temperature Hall effect measuring apparatus which can easily grasp electrical characteristics by applying a temperature of 1100 K (827 ° C.) or more to an oxide semiconductor and a ceramic element. will be.

일반적으로 홀 소자는 홀 효과를 이용하여 자계나 전류의 측정 검출이나 연산을 실시하기 위한 소자로서, 홀 정수가 크고 온도 계수가 작은 게르마늄, 인듐과 안티몬의 화합물(InSb) 및 갈륨과 비소의 화합물(GaAs) 등을 사용하여 두께가 얇은 판상으로 제조된 것이다.Generally, the Hall element is a device for performing measurement or calculation of magnetic field or current by using the Hall effect, and is a compound of germanium, indium and antimony (InSb) having a large hole constant and a small temperature coefficient, and a compound of gallium and arsenic ( GaAs) or the like to produce a thin plate.

그리고, 홀 소자의 홀 효과는 도체 또는 반도체를 통해 흐르는 전류의 방향에 대하여 직각 방향의 성분을 가진 자기장 속에 위치될 때, 전류와 자기장에 직각 방햐으로 발생되는 전위차(홀 전압)에 의해 전류가 흐르는 현상으로서 홀 전압은 도체(또는 반도체) 내의 캐리어(전자 또는 정공) 밀도가 자계에 의해 편이되면서 발생하게 된다.And, the Hall effect of the Hall element is that the current flows due to a potential difference (hole voltage) generated at right angles to the current and the magnetic field when placed in a magnetic field having a component perpendicular to the direction of the current flowing through the conductor or semiconductor. As a phenomenon, the hole voltage is generated when the carrier (electron or hole) density in the conductor (or semiconductor) is shifted by the magnetic field.

이러한, 홀 효과를 측정하는 측정장치는 디스플레이 소자 뿐만 아니라 반도체 소자의 전기적인 특성인 캐리어의 이동도, 농도, 홀 계수, 저항률, 그리고 전도도 등을 정확히 파악하기 위한 장비로소, 반도체 관련 연구실이나 반도체 공장에서 필수적으로 구비되어야 할 장치이다.The measuring device for measuring the Hall effect is a device for accurately determining the mobility, concentration, hole coefficient, resistivity, and conductivity of carriers, which are electrical characteristics of semiconductor devices, as well as display devices. It is an essential device to be equipped with.

또한, 최근에는 인류의 에너지 고갈 문제 및 환경오면 문제를 해결하기 위해 고분자, 세라믹 전해질을 이용한 연료전지, 가스센서, 맴브레인 및 수소생산을 위한 광 전극 및 광센서 개발을 비롯하여, 수소저장 효율을 높이기 위한 신소재 및 산화물 초전도체 개발에 많은 연구가 이루어지고 있다.In addition, in order to solve the energy depletion and environmental problems of humankind, the development of fuel cells, gas sensors, membranes, and photoelectrodes and photoelectric sensors for hydrogen production, as well as the development of hydrogen storage efficiency, to solve the problem of energy depletion and environmental problems. Much research is being done on the development of new materials and oxide superconductors.

이와 같은, 신소재 및 산화물 초전도체의 전기적인 특성을 파악하기 위해서는 1100K(827℃) 이상의 고온의 조건에서 전기전도도 및 홀계수를 확인하여 결함구조와 열역학적 변수사이의 정량적 관계를 확인하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다.In order to understand the electrical characteristics of the new material and the oxide superconductor, it is most effective to check the electrical conductivity and the hole coefficient under the high temperature condition of 1100K (827 ° C) to confirm the quantitative relationship between the defect structure and the thermodynamic parameters. Known.

그러나, 종래의 홀 효과 측정장치는, 샘플이 히터에 직접 접촉함으로써 온도의 편차가 발생되어 균일한 온도가 공급되지 못해 온도 조절의 정밀도가 저하됨으로써 고온 인가시 미세한 온도 변화에도 전압의 변화가 크게 발생되기 때문에 신뢰성 있는 측정이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.However, in the conventional Hall effect measuring apparatus, a temperature variation occurs when a sample is in direct contact with a heater, and thus a uniform temperature is not supplied. Therefore, the precision of temperature control is reduced, so that a large change in voltage occurs even when a minute temperature change is applied at high temperature. Because of this, there is a problem that a reliable measurement cannot be made.

또한, 종래의 홀 효과 측정장치는 강한 자속밀도 인가가 가능하면서도 고온인가가 가능한 직경이 작은 히터 제작이 어렵고, 히터의 내부에 균일한 온도를 공급할 수 있는 조건을 구현하기 힘든 문제점으로 인해 최근 개발 및 연구가 진행되고 있는 신소재 및 산화물 초전도체의 결함구조 확인을 통한 전기적 특성을 파악하기 어려운 문제점이 있다.
In addition, the conventional Hall effect measuring apparatus has been developed recently due to the problem that it is difficult to manufacture a heater having a small diameter that can be applied at a high temperature while applying a strong magnetic flux density, and difficult to implement a condition that can supply a uniform temperature inside the heater. It is difficult to grasp the electrical characteristics by checking the defect structure of the new material and the oxide superconductor being studied.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 신소재 및 산화물 초전도체의 결함구조 확인을 통한 전기적 특성을 파악할 수 있도록 1100K(827℃) 이상의 온도를 인가할 수 있는 초고온 홀 효과 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, to provide an ultra-high temperature hall effect measuring apparatus that can apply a temperature of 1100K (827 ℃) or more to determine the electrical characteristics through the defect structure of the new material and oxide superconductor. For the purpose of

또한, 샘플이 히터의 내부에 위치되도록 하여 히터에서 발생되는 방사열이 균일하게 샘플에 인가되도록 하여 샘플에 균일한 온도가 공급되도록 함으로써 온도 조절의 정밀도를 향상시켜 신뢰성 있는 측정을 할 수 있는 초고온 홀 효과 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, by placing the sample inside the heater so that the radiant heat generated from the heater is uniformly applied to the sample so that the uniform temperature is supplied to the sample to improve the accuracy of the temperature control ultra-high temperature hall effect that can be measured reliably It is an object to provide a measuring device.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상면에 일정 간격 이격하여 서로 마주보도록 설치된 한 쌍의 지지수단을 구비하는 베이스플레이트와, 상기 한 쌍의 지지수단 각각의 상부 일측면에 일단과 타단이 결합되는 냉각파이프와, 상기 냉각파이프의 내부 소정 위치에 위치되는 가열히터와, 상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 샘플이 안착되는 샘플홀더를 구비하는 샘플컨택지그와, 상기 냉각파이프의 외부에 위치되어 상기 샘플홀더에 안착된 샘플에 소정의 자기장을 형성하는 자속밀도 인가수단을 포함하여 이루어지되, 상기 가열히터는 전기절연세라믹인 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)으로 형성되는 로드형 히터본체와, 상기 로드형 히터본체의 외주면에 적층되고 고온발열이 가능한 PG(Pyrolytic Graphite)로 형성되며 자계효과가 최소화되도록 상기 로드형 히터본체에 길이 방향을 따라 배열되는 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치가 제공된다.In order to achieve the above and other objects of the present invention, according to an embodiment of the present invention, a base plate having a pair of support means installed to face each other at a predetermined interval on the upper surface, and each of the pair of support means One end and the other end of the cooling pipe is coupled to the upper side, the heating heater is located at a predetermined position inside the cooling pipe, and the slide is coupled to one side of any one of the pair of support means, the sample is seated A sample contact jig having a sample holder, and a magnetic flux density applying means positioned outside the cooling pipe to form a predetermined magnetic field on the sample seated on the sample holder, wherein the heating heater is electrically insulating ceramic. Rod type heater body formed of PBN (Pyrolytic Boron Nitride), and laminated on the outer circumferential surface of the rod type heater body It is formed of a possible PG (Pyrolytic Graphite), and the high temperature Hall effect measurement apparatus comprising: a heating element arranged along the longitudinal direction on the rod-like heater body is provided so as to minimize the magnetic field effect.

상기 샘플홀더에는 샘플의 옴익 컨택을 위한 복수개의 컨택용 와이어가 설치되되, 상기 컨택용 와이어는 세락믹 봉으로 절연을 확보하고 도전성 페이스트로 옴익컨택을 하는 것을 특징으로 한다.The sample holder is provided with a plurality of contact wires for ohmic contact of the sample, the contact wire is characterized in that the ohmic contact with a conductive paste to secure the insulation with a ceramic rod.

상기 한 쌍의 지지수단은 상기 베이스플레이트의 상면에 일정 간격 이격하여 설치되며 수직부와 수평부로 이루어진 한 쌍의 브라켓과, 상기 수직부에 각각 결합되는 한 쌍의 수직프레임과, 상기 한 쌍의 수직프레임 상부에 각각 형성되는 한 쌍의 결합구로 이루어지고, 상기 한 쌍의 결합구 중 어느 하나의 양측면에는 상기 샘플컨택지그의 양측면에 형성된 한 쌍의 체결부에 체결되는 한 쌍의 체결부재가 회동가능 하게 결합되고, 상기 냉각파이프는 비자성체 재질로 이루어지고, 길이 방향 소정 위치에는 주입부와 배출부가 일정 간격 이격하여 구비된 이중관 형태로 형성되되, 상기 냉각파이프의 일단과 타단에는 상기 한 쌍의 결합구에 각각 결합되는 한 쌍의 체결구가 마련되는 것을 특징으로 한다.The pair of supporting means is installed on the upper surface of the base plate spaced apart at a predetermined interval, a pair of brackets consisting of a vertical portion and a horizontal portion, a pair of vertical frames respectively coupled to the vertical portion, and the pair of vertical Consisting of a pair of fasteners respectively formed on the upper portion of the frame, a pair of fastening members that are fastened to a pair of fastening portions formed on both sides of the sample contact jig on either side of any one of the pair of fasteners is rotatable. The cooling pipe is made of a non-magnetic material, and is formed in the form of a double tube provided at a predetermined position in the longitudinal direction spaced apart from the injection portion and the discharge portion, the pair of coupling to one end and the other end of the cooling pipe It is characterized in that a pair of fasteners are provided that are respectively coupled to the sphere.

상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에는 상기 베이스플레이트의 길이방향을 따라 연장되게 레일부재가 설치되고, 상기 레일부재는 상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에 일단부가 결합되고 타단부가 상기 베이스플레이트의 상부면 소정위치에 결합되는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 설치되는 한 쌍의 레일을 포함하여 이루어지되, 상기 샘플컨택지그는 상기 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.One side of any one of the pair of support means is provided with a rail member extending along the longitudinal direction of the base plate, the rail member is coupled to one end of any one side of the pair of support means It comprises a support frame coupled to the other end portion of the upper surface of the base plate and a pair of rails installed in parallel to each other along the longitudinal direction of the support plate, the sample contact jig slides on the rail It is characterized by being coupled to move.

상기 가열히터의 외주면에는 상기 가열히터에서 발생되는 열이 상기 냉각파이프에 전달되지 않도록 차폐하는 방열판이 마련되는 것을 특징으로 한다.
A heat dissipation plate may be provided on an outer circumferential surface of the heating heater to shield heat generated from the heating heater from being transferred to the cooling pipe.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 신소재 및 산화물 초전도체의 결함구조 확인을 통한 전기적 특성을 파악할 수 있도록 1100K(827℃) 이상의 온도를 인가할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the present invention is to solve the above problems, it is possible to apply a temperature of 1100K (827 ℃) or more to determine the electrical properties through the defect structure of the new material and oxide superconductor It works.

또한, 샘플이 히터의 내부에 위치되도록 하여 히터에서 발생되는 방사열이 균일하게 샘플에 인가되도록 하여 샘플에 균일한 온도가 공급되도록 함으로써 온도 조절의 정밀도를 향상시켜 신뢰성 있는 측정을 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the sample is located inside the heater so that the radiant heat generated from the heater is uniformly applied to the sample so that the uniform temperature is supplied to the sample, it is possible to improve the accuracy of temperature control and to perform a reliable measurement. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치를 개략적으로 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치의 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀 효과 측정 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 I-V, I-R 측정 순서도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도특성 측정 순서도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 디스플레이되는 홀 효과 측정화면.
1 is a perspective view schematically showing an ultra-high temperature hall effect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the ultra-high temperature hall effect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of the main portion of the ultra-high temperature hall effect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart measuring the Hall effect according to an embodiment of the present invention.
5 is an IV, IR measurement flow chart in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart measuring the temperature characteristics according to an embodiment of the present invention.
7 is a Hall effect measurement screen displayed according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치를 개략적으로 도시하는 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치의 분해사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치의 요부 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀 효과 측정 순서도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 I-V, I-R 측정 순서도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도특성 측정 순서도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 디스플레이되는 홀 효과 측정화면이다.1 is a perspective view schematically showing an apparatus for measuring an ultra high temperature hall effect according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of an apparatus for measuring an ultra high temperature hall effect according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. The main cross-sectional view of the ultra-high temperature hall effect measuring apparatus according to the embodiment, Figure 4 is a Hall effect measurement flow chart according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an IV, IR measurement flow chart according to an embodiment of the present invention, Figure 6 7 is a flowchart illustrating a measurement of temperature characteristics according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a hall effect measurement screen displayed according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치는 한 쌍의 지지수단(120)을 구비하는 베이스플레이트(110), 한 쌍의 지지수단(120), 냉각파이프(140), 가열히터(150), 레일부재(170), 샘플컨택지그(180), 자속밀도 인가수단(190), 온도조절수단(200)을 포함하여 이루어진다.1 to 3, the ultra-high temperature hall effect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is a base plate 110 having a pair of support means 120, a pair of support means 120, cooling Pipe 140, the heating heater 150, the rail member 170, the sample contact jig 180, the magnetic flux density applying means 190, and the temperature control means 200 is made.

베이스플레이트(110)는 사각형상으로 이루어지며, 베이스플레이트(110)의 상부면에는 후술하는 한 쌍의 지지수단(120), 레일부재(170), 및 자속밀도 인가수단(190)이 설치된다.The base plate 110 is formed in a quadrangular shape, and a pair of supporting means 120, a rail member 170, and a magnetic flux density applying unit 190 are installed on an upper surface of the base plate 110.

한 쌍의 지지수단(120)은 베이스플레이트(110)의 상면에 일정 간격 이격하여 설치되며 수직부(122a)와 수평부(122b)로 이루어지는 한 쌍의 브라켓(122)과, 수직부(122a)의 일측면에 각각 결합되는 한 쌍의 수직프레임(124)과, 한 쌍의 수직프레임(124) 상부에 각각 형성되는 한 쌍의 결합구(126)로 이루어진다.The pair of supporting means 120 is installed on the upper surface of the base plate 110 at a predetermined interval, and a pair of brackets 122 and vertical portion 122a consisting of a vertical portion 122a and a horizontal portion 122b. It consists of a pair of vertical frame 124, respectively coupled to one side of the, and a pair of coupling spheres 126 formed on the pair of vertical frame 124, respectively.

여기서, 한 쌍의 결합구(126) 중 어느 하나의 양측면에는 한 쌍의 체결부재(130)가 회동가능하게 결합된다.Here, a pair of fastening members 130 are rotatably coupled to both sides of any one of the pair of coupling holes 126.

이러한, 체결부재(130)는 한 쌍의 결합구(126) 중 어느 하나의 양측면에 형성된 체결부(132)에 회동가능하게 일단이 힌지결합되며 외주면에 원주방향을 따라 나사부(134a)가 형성된 회동편(134)과, 회동편(134)의 타단에 결합되어 나사부(134a)를 따라 나사이동하는 고정편(136)으로 이루어진다.Such a fastening member 130 is pivotally coupled to one end rotatably to a fastening portion 132 formed on either side of any one of the pair of coupling holes 126 and a screw portion 134a formed along the circumferential direction on the outer circumferential surface thereof. It consists of a piece 134 and a fixing piece 136 coupled to the other end of the rotating piece 134 and screwed along the threaded portion 134a.

냉각파이프(140)는 한 쌍의 지지수단(120) 각각의 상부 일측면에 일단과 타단이 결합되고, 냉각수탱크(148)로부터 냉각수를 공급받는다.Cooling pipe 140 is coupled to one end and the other end of the upper one side of each of the pair of support means 120, and receives the cooling water from the cooling water tank 148.

이러한, 냉각파이프(140)는 길이 방향 소정 위치에 냉각수 주입부(142)와, 냉각수 배출부(144)가 형성되어 있으며, 냉각파이프(140)의 일단과 타단에는 각각 한 쌍의 체결구(146)가 결합된다.The cooling pipe 140 has a coolant injection part 142 and a coolant discharge part 144 formed at a predetermined position in a longitudinal direction, and a pair of fasteners 146 are formed at one end and the other end of the cooling pipe 140, respectively. ) Are combined.

냉각파이프(140)는 비자성체 재질로 이루어지며, 보다 상세하게는, 파이렉스유리(Pyrex Glass) 또는 석영유리(Quartsz Glass)로 이루어지는 것이 바람직하다.The cooling pipe 140 is made of a nonmagnetic material, and more specifically, it is preferably made of Pyrex Glass or Quartz Glass.

만약, 냉각파이프가 금속 재질로 이루어질 경우, 외부에서 강한 자속밀도를 인가하게 되면 샘플 내부에 자속밀도가 균일하게 공급되지 못하는 문제점이 발생한다.If the cooling pipe is made of a metal material, if a strong magnetic flux density is applied from the outside, the magnetic flux density may not be uniformly supplied into the sample.

이러한, 냉각파이프(140)는 주입부(142)와 배출부(144)를 통해 냉각수가 순환될 수 있도록 이중관 형태로 형성된다.The cooling pipe 140 is formed in the form of a double pipe so that the cooling water can be circulated through the injection part 142 and the discharge part 144.

여기서, 한 쌍의 체결구(146)는 전술한 한 쌍의 지지수단(120)의 결합구(126)에 형성된 결합부(126a)에 결합된다.Here, the pair of fasteners 146 is coupled to the engaging portion 126a formed in the coupler 126 of the pair of support means 120 described above.

가열히터(150)는 냉각파이프(140)의 내부에 위치되며 후술하는 샘플홀더(182)에 안착된 샘플을 가열한다.The heating heater 150 is located inside the cooling pipe 140 and heats the sample seated in the sample holder 182 which will be described later.

여기서, 가열히터(150)는 전기전도성 세라믹인 PG(Pyrolytic Graphite)와 전기절연세라믹인 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)을 화학기상증착(CVD, chemical vapor deposition)방법으로 결합하여 구성되는 PG-PBN 히터로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the heating heater 150 is a PG-PBN heater configured by combining PG (Pyrolytic Graphite), which is an electrically conductive ceramic, and PBN (Pyrolytic Boron Nitride), which is an electrically insulating ceramic, by a chemical vapor deposition (CVD) method. It is preferable to make.

이러한, 가열히터(150)는 전기절연세라믹인 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)으로 형성되는 로드형 히터본체(152)와, 로드형 히터본체(152)의 외주면에 적층되고 고온발열이 가능한 전기전도성 세라믹인 PG(Pyrolytic Graphite)로 형성되며 자계효과가 최소화되도록 상기 로드형 히터본체에 길이 방향을 따라 배열되는 발열체(154)로 이루어진다.The heating heater 150 is a rod-type heater body 152 formed of PBN (Pyrolytic Boron Nitride), which is an electrically insulating ceramic, and an electrically conductive ceramic laminated on the outer circumferential surface of the rod-type heater body 152 and capable of high temperature heating. It is formed of PG (Pyrolytic Graphite) and consists of a heating element 154 arranged along the longitudinal direction of the rod-type heater body to minimize the magnetic field effect.

여기서, 전기전도성세라믹인 PG로 형성된 발열체(154)를 전기절연세라믹인 PBN로 형성된 로드형 히터본체(152)의 외주면에 원주 방향을 따라 즉, 코일형상으로 형성되는 것도 가능하지만, 이 경우에는 자계효과가 발생되는 문제점이 있다.Here, the heating element 154 formed of PG, which is an electrically conductive ceramic, may be formed on the outer circumferential surface of the rod-shaped heater body 152 formed of PBN, which is electrically insulating ceramic, in a circumferential direction, that is, in a coil shape. There is a problem that effects occur.

한편, 가열히터(150)의 외주면에는 방열판(160)이 마련되는데, 이 방열판(160)은 가열히터(150)에서 발생되는 열이 냉각파이프(140)에 직접적으로 전달되지 않도록 가열히터(150)에서 발생되는 열을 차폐시킨다.On the other hand, the heat dissipation plate 160 is provided on the outer circumferential surface of the heating heater 150, the heat dissipation plate 160 is a heating heater 150 so that heat generated from the heating heater 150 is not directly transmitted to the cooling pipe 140. Shield the heat generated from

레일부재(170)는 한 쌍의 지지수단(120) 중 어느 하나의 일측면에 일단부가 결합되어 베이스플레이트(110)의 길이 방향을 따라 연장되게 설치된다.The rail member 170 has one end coupled to one side of any one of the pair of supporting means 120 and is installed to extend along the longitudinal direction of the base plate 110.

이러한, 레일부재(170)는 한 쌍의 지지수단(120) 중 어느 하나의 일측면에 일단부가 결합되고 타단부가 베이스플레이트(110)의 상부면 소정위치에 결합되는 지지프레임(172)과, 지지프레임(172)의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 설치되는 한 쌍의 레일(172)을 포함하여 이루어진다.The rail member 170 has a support frame 172 having one end coupled to one side of any one pair of support means 120 and the other end coupled to a predetermined position on the upper surface of the base plate 110. It comprises a pair of rails 172 are installed in parallel to each other along the longitudinal direction of the support frame 172.

샘플컨택지그(180)는 레일부재(170)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 샘플이 안착되는 샘플홀더(182)를 구비한다.The sample contact jig 180 is slidably coupled to the rail member 170 and includes a sample holder 182 on which a sample is seated.

샘플홀더(182)에는 샘플의 옴익 컨택을 위한 복수개의 컨택용 와이어(182a)가 설치되고, 이러한, 컨택용 와이어(182a)는 샘플의 4단자 컨택이 용이하도록 4가닥으로 이루어지고, 샘플의 옴익 컨택시 도전성 페이스트가 사용된다.The sample holder 182 is provided with a plurality of contact wires 182a for ohmic contact of the sample. The contact wire 182a is formed of four strands to facilitate four-terminal contact of the sample, and the ohmic of the sample. A conductive paste is used at the time of contact.

여기서, 컨택용 와이어(182a)는 초고온에서도 녹지않고, 도전성이 좋은 백금(Pt) 재질로 이루어진다.Here, the contact wire 182a is not melted even at very high temperature, and is made of platinum (Pt) material having good conductivity.

또한, 컨택용 와이어(182a)의 외부에는 중공의 세라믹 봉(182b)이 마련되는데, 이는 컨택용 와이어(182a)의 절연을 확보하기 위함이다.In addition, a hollow ceramic rod 182b is provided outside the contact wire 182a to secure insulation of the contact wire 182a.

이러한, 샘플컨택지그(180)는 전술한 결합구(126)에 대응되는 형상으로 이루어지며, 샘플컨택지그(180)의 양측면에는 한 쌍의 체결부(184)가 형성된다.The sample contact jig 180 is formed in a shape corresponding to the above-described coupling hole 126, a pair of fastening portions 184 are formed on both sides of the sample contact jig 180.

이 체결부(184)에는 샘플컨택지그(180)가 레일부재(170)의 레일(174)을 따라 슬라이드 이동하여 체결부재(130)가 형성된 결합구(126)에 맞닿았을 때 샘플컨택지그(180)의 위치가 고정될 수 있도록 체결부재(130)가 결합된다.The fastening part 184 includes a sample contact jig 180 when the sample contact jig 180 slides along the rail 174 of the rail member 170 to abut the coupling hole 126 in which the fastening member 130 is formed. Fastening member 130 is coupled so that the position of the 180 is fixed.

자속밀도 인가수단(190)은 냉각파이프(140)의 외부에 위치되어 샘플홀더(182)에 안착된 샘플에 소정의 자기장을 형성시킨다.The magnetic flux density applying unit 190 is located outside the cooling pipe 140 to form a predetermined magnetic field on the sample seated on the sample holder 182.

이러한, 자속밀도 인가수단(190)은 냉각파이프(140)을 사이에 두고 베이스플레이트(110)의 상면 소정 위치에 설치되는 한 쌍의 지지편(192)과, 상기 한 쌍의 지지편(192)에 일단과 타단이 각각 결합되며 한 쌍의 영구자석(M1, M2)이 서로 마주보도록 내측면에 설치되는 영구자석지지체(194)로 구성된다.The magnetic flux density applying unit 190 includes a pair of support pieces 192 installed at predetermined positions on the upper surface of the base plate 110 with the cooling pipe 140 interposed therebetween, and the pair of support pieces 192. One end and the other end is coupled to each other, and a pair of permanent magnets (M1, M2) is composed of a permanent magnet support 194 is installed on the inner side facing each other.

이때, 한 쌍의 영구자석(M1, M2)은 반대되는 극성을 가진 면이 서로 마주보도록 설치된다.At this time, the pair of permanent magnets (M1, M2) are installed so that the surfaces having opposite polarities face each other.

여기서, 도면에 도시하진 않았지만, 지지편(192)의 일측면에는 랙기어(미도시)를 설치하고, 영구자석지지체(194)에는 피니언기어(미도시)가 단부에 구비된 전동모터(미도시)를 설치하여 피니언기어와 랙기어가 치합하도록 하여 영구자석지지체(194)가 지지편(192)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, although not shown in the drawings, one side of the support piece 192 is provided with a rack gear (not shown), the permanent magnet support 194 is an electric motor (not shown) provided at the end with a pinion gear (not shown) ) So that the pinion gear and the rack gear mesh with each other so that the permanent magnet support 194 can be slidably moved along the longitudinal direction of the support piece 192.

온도조절수단(200)은 가열히터(150)에 직류전원을 공급하여 가열히터(150)를 원하는 온도로 가열한다.The temperature regulating means 200 supplies the DC power to the heating heater 150 to heat the heating heater 150 to a desired temperature.

한편, 샘플컨택지그(180)에는 가열히터(150)의 내부에 위치된 샘플홀더(182)에 산화, 환원가스를 공급하는 가스주입관(212)이 설치되고, 레일부재(170)가 설치되지 않은 지지수단(120)의 일측면에는 가열히터(150)를 통과한 산화, 환원가스가 배출되도록 가스배출관(214)이 설치된다. On the other hand, the sample contact jig 180 is provided with a gas injection pipe 212 for supplying oxidation and reduction gas to the sample holder 182 located inside the heating heater 150, the rail member 170 is not installed On one side of the non-support means 120, a gas discharge pipe 214 is installed so that the oxidizing and reducing gas passing through the heating heater 150 is discharged.

이때, 가스주입관(212)을 통해 가열히터(150)의 내부에 위치된 샘플홀더(182)에 공급되는 산화, 환원 가스는 산소, 수소 등의 가스가 사용되며, 공급되는 가스량은 가스주입관(212)에 연결된 가스유량조절수단(210)에 의해 조절된다.At this time, the oxidation, reducing gas supplied to the sample holder 182 located inside the heating heater 150 through the gas injection pipe 212 is used, such as oxygen, hydrogen, the amount of gas supplied is the gas injection pipe It is controlled by the gas flow rate control means 210 connected to (212).

이와 같이 가스주입관(212)을 통해 가열히터(150)의 내부에 위치된 샘플홀더(182)에 공급된 산화, 환원 가스는 산화물 반도체 또는 세라믹 소자와 같은 샘플의 홀 효과 측정을 통한 저온 측정시 문제가 되는 상분리나 불순물간의 결합과 같은 현상을 방지한다.In this way, the oxidation and reducing gas supplied to the sample holder 182 positioned inside the heating heater 150 through the gas injection pipe 212 may be measured at low temperature by measuring the Hall effect of a sample such as an oxide semiconductor or a ceramic device. This prevents phenomena such as problematic phase separation or bonding between impurities.

본 발명의 일실시예에 따른 초고온 홀 효과 측정장치는 다음과 같이 작동될 수 있다.Ultra high temperature Hall effect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can be operated as follows.

먼저, 샘플컨택지그(180)에 구비된 샘플홀더(182)에 샘플을 안착시키고, 샘플컨택지그(180)를 레일부재(170)의 레일(174)을 따라 슬라이드 이동시켜 체결부재(130)가 형성된 결합구(126)에 결합시킨다.First, the sample is seated on the sample holder 182 provided in the sample contact jig 180, and the fastening member 130 is moved by sliding the sample contact jig 180 along the rail 174 of the rail member 170. It is coupled to the formed coupler 126.

이후, 온도조절수단(200)을 작동시켜 가열히터(150)를 원하는 온도로 가열하여 샘플홀더(182)에 안착된 샘플에 고온을 인가한다.Thereafter, the temperature adjusting means 200 is operated to heat the heating heater 150 to a desired temperature to apply a high temperature to the sample seated on the sample holder 182.

이어서, 냉각파이프(140)를 사이에 두고 마련된 자속밀도 인가수단(190)의 영구자석(M1, M2)이 서로 마주보면서 샘플에 자기장을 인가하고, 측정장치 본체(210)로부터 샘플홀더(182)와 샘플에 소정 레벨의 정전류가 공급되면서 홀 전압 등 샘플의 특성을 확인하게 된다.Subsequently, the permanent magnets M1 and M2 of the magnetic flux density applying means 190 provided with the cooling pipe 140 face each other to apply a magnetic field to the sample, and the sample holder 182 from the measuring device main body 210. And the constant current of a predetermined level is supplied to the sample to check the characteristics of the sample, such as the Hall voltage.

또한, 작업자는 각 온도 조건에 따라 측정되고 저장된 특성값 중 농도, 이동도 등 원하는 계산값을 퍼스널컴퓨터(220)에 구비된 프로그램에 의해 그래프로 확인할 수 있으며 또한, 샘플홀더(182)에 컨택된 샘플의 4단자를 순차적으로 확인하여 I-V(전류-전압), I-R(전류-저항) 측정이 가능할 뿐만 아니라, 간단하고 빠른 확인을 위해 온도 변화에 따른 하나의 단자만의 I-V, I-R 측정도 가능하다. In addition, the operator can check the desired calculated values such as concentration and mobility among the characteristic values measured and stored according to each temperature condition by a program provided in the personal computer 220, and contact the sample holder 182. IV (current-voltage) and IR (current-resistance) can be measured by sequentially checking the four terminals of the sample, and IV and IR measurement of only one terminal according to temperature change is possible for simple and quick confirmation. .

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시에에 따른 초고온 홀 효과 측정장치 홀 효과 측정은 도 4에 도시된 순서도와 같이 이루어지는데, 도 7에 도시된 홀 효과 측정화면에서 작업자는 통신포트, 측정온도, 측정전류, 자석세기, 샘플두께, 측정회수 등을 설정하게 되고, 샘플의 농도, 이동도, 저항율, 도전율, 홀계수 등의 결과치가 실시간으로 화면에 디스플레이된다.The ultra-high temperature hall effect measuring device according to one embodiment of the present invention configured as described above is performed as shown in the flow chart shown in Figure 4, the operator in the hall effect measurement screen shown in Figure 7 communication port, measurement temperature, measurement Current, magnet strength, sample thickness, measurement frequency, etc. are set, and the result values of the concentration, mobility, resistivity, conductivity, and hole coefficient of the sample are displayed on the screen in real time.

또한, 홀 효과 측정을 하기 전, 샘플의 저항성 접촉(Ohmic contact)을 확인하기 위해 도 5에 도시된 순서도에 따라 I-V(전류-전압), I-R(전류-저항) 측정을 수행할 수 있다.In addition, before the Hall effect measurement, I-V (current-voltage) and I-R (current-resistance) measurements may be performed according to the flowchart shown in FIG. 5 to confirm ohmic contact of the sample.

또한, 온도특성 측정은 도 6에 도시된 순서도와 같이 이루어지며, 홀 효과 측정에서 저장된 데이터값을 불러와서 온도변화에 따른 농도, 이동도, 저항율, 도전율, 홀 계수 값을 측정화면에 디스플레이하게 된다.In addition, the temperature characteristic measurement is performed as shown in the flowchart shown in FIG. 6, and the stored data values are retrieved from the Hall effect measurement and the concentration, mobility, resistivity, conductivity, and Hall coefficient values according to the temperature change are displayed on the measurement screen. .

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention It can be understood that it is possible.

110: 베이스플레이트 160: 방열판
120: 지지수단 170: 레일부재
122: 브라켓 172: 지지프레임
122a: 수직부 174: 레일
122b: 수평부 180: 샘플컨택지그
124: 수직프레임 182: 샘플홀더
126: 결합구 182a: 컨택와이어
126a: 결합부 184: 체결부
130: 체결부재 190: 자속밀도 인가수단
132: 체결부 192: 지지편
134: 회동편 194: 영구자석지지체
136: 고정편 200: 온도조절수단
140: 냉각파이프
142: 냉각수주입부
144: 냉각수배출부
146: 체결구
150: 가열히터
152: 로드형 히터본체
154: 발열체110: base plate 160: heat sink
120: support means 170: rail member
122: bracket 172: support frame
122a: vertical portion 174: rail
122b: horizontal portion 180: sample contact jig
124: vertical frame 182: sample holder
126: coupler 182a: contact wire
126a: coupling portion 184: coupling portion
130: fastening member 190: magnetic flux density applying means
132: fastening portion 192: support piece
134: meeting 194: permanent magnet support
136: fixing piece 200: temperature control means
140: cooling pipe
142: cooling water inlet
144: cooling water discharge unit
146: fastener
150: heating heater
152: rod type heater body
154: heating element

Claims (5)

상면에 일정 간격 이격하여 서로 마주보도록 설치된 한 쌍의 지지수단을 구비하는 베이스플레이트;
상기 한 쌍의 지지수단 각각의 상부 일측면에 일단과 타단이 결합되는 냉각파이프;
상기 냉각파이프의 내부 소정 위치에 위치되는 가열히터;
상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며 샘플이 안착되는 샘플홀더를 구비하는 샘플컨택지그; 및
상기 냉각파이프의 외부에 위치되어 상기 샘플홀더에 안착된 샘플에 소정의 자기장을 형성하는 자속밀도 인가수단을 포함하여 이루어지되,
상기 가열히터는 전기절연세라믹인 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)으로 형성되는 로드형 히터본체와, 상기 로드형 히터본체의 외주면에 적층되고 고온발열이 가능한 PG(Pyrolytic Graphite)로 형성되며 자계효과가 최소화되도록 상기 로드형 히터본체에 길이 방향을 따라 배열되는 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치.
A base plate having a pair of support means installed to face each other at regular intervals on an upper surface thereof;
Cooling pipe, one end and the other end is coupled to the upper one side of each of the pair of support means;
A heating heater positioned at a predetermined position inside the cooling pipe;
A sample contact jig coupled to one side of any one of the pair of supporting means, the sample contact jig having a sample holder on which a sample is seated; And
It includes a magnetic flux density applying means that is located outside the cooling pipe to form a predetermined magnetic field on the sample seated in the sample holder,
The heating heater is formed of a rod-type heater body formed of PBN (Pyrolytic Boron Nitride), which is an electrically insulating ceramic, and formed of PG (Pyrolytic Graphite) that is laminated on the outer circumferential surface of the rod-type heater body and capable of high temperature heating, and minimizes magnetic field effects. Ultra high temperature Hall effect measuring apparatus comprising a heating element arranged in the longitudinal direction on the rod-type heater body.
청구항 1에 있어서,
상기 샘플홀더에는 샘플의 옴익 컨택을 위한 복수개의 컨택용 와이어가 설치되되, 상기 컨택용 와이어는 세락믹 봉으로 절연을 확보하고 도전성 페이스트로 옴익컨택을 하는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치.
The method according to claim 1,
The sample holder is provided with a plurality of contact wires for the ohmic contact of the sample, the contact wire is ultra-high temperature hall effect measuring apparatus, characterized in that the ohmic contact with a conductive paste to secure the insulation with a ceramic rod.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 지지수단은 상기 베이스플레이트의 상면에 일정 간격 이격하여 설치되며 수직부와 수평부로 이루어진 한 쌍의 브라켓과, 상기 수직부에 각각 결합되는 한 쌍의 수직프레임과, 상기 한 쌍의 수직프레임 상부에 각각 형성되는 한 쌍의 결합구로 이루어지고, 상기 한 쌍의 결합구 중 어느 하나의 양측면에는 상기 샘플컨택지그의 양측면에 형성된 한 쌍의 체결부에 체결되는 한 쌍의 체결부재가 회동가능 하게 결합되고,
상기 냉각파이프는 비자성체 재질로 이루어지고, 길이 방향 소정 위치에는 주입부와 배출부가 일정 간격 이격하여 구비된 이중관 형태로 형성되되,
상기 냉각파이프의 일단과 타단에는 상기 한 쌍의 결합구에 각각 결합되는 한 쌍의 체결구가 마련되는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치.
The method according to claim 1,
The pair of supporting means is installed on the upper surface of the base plate spaced apart at a predetermined interval, a pair of brackets consisting of a vertical portion and a horizontal portion, a pair of vertical frames respectively coupled to the vertical portion, and the pair of vertical Consisting of a pair of fasteners respectively formed on the upper portion of the frame, a pair of fastening members that are fastened to a pair of fastening portions formed on both sides of the sample contact jig on either side of any one of the pair of fasteners is rotatable. Combined,
The cooling pipe is made of a non-magnetic material, and the predetermined portion in the longitudinal direction is formed in the form of a double tube provided spaced apart from the injection portion and the discharge portion,
One end and the other end of the cooling pipe ultra high temperature Hall effect measuring apparatus, characterized in that a pair of fasteners are respectively coupled to the pair of fasteners.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에는 상기 베이스플레이트의 길이방향을 따라 연장되게 레일부재가 설치되고,
상기 레일부재는 상기 한 쌍의 지지수단 중 어느 하나의 일측면에 일단부가 결합되고 타단부가 상기 베이스플레이트의 상부면 소정위치에 결합되는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 설치되는 한 쌍의 레일을 포함하여 이루어지되,
상기 샘플컨택지그는 상기 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치.
The method according to claim 1,
One side of any one of the pair of supporting means is provided with a rail member to extend along the longitudinal direction of the base plate,
The rail member has a support frame having one end coupled to one side of any one of the pair of support means and the other end coupled to a predetermined position on the upper surface of the base plate, and parallel to each other along a longitudinal direction of the support frame. Including a pair of rails to be installed,
The sample contact jig is an ultra-high temperature hall effect measuring device, characterized in that coupled to the rail so as to move.
청구항 1에 있어서,
상기 가열히터의 외주면에는 상기 가열히터에서 발생되는 열이 상기 냉각파이프에 전달되지 않도록 차폐하는 방열판이 마련되는 것을 특징으로 하는 초고온 홀 효과 측정장치.The method according to claim 1,
Ultra-high temperature hall effect measuring apparatus is provided on the outer circumferential surface of the heating heater to shield the heat generated from the heating heater to be transmitted to the cooling pipe.
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