hall effect measurement 결과 보고서

소개

홀 효과를 이용한 ITO의 홀 전압 측정 및 전기적 특성 파악입니다.

목차

1. 서 론 01

2. 실험관련 이론 01
2. 1. 홀 효과의 원리 및 역사적 배경 01
2. 1. 1 홀 효과의 역사적 배경 01
2. 1. 2 홀 효과의 원리 02
2. 1. 3 홀 전압의 계산 03
2. 1. 4 Van Der Pauw Method 04
2. 2. 반도체 05
2. 2. 1 반도체의 원리 05
2. 2. 2 캐리어(Carrier) 06
2. 2. 3. 캐리어 농도(Carrier Concentration) 07
2. 2. 4. 캐리어 이동도(Carrier Mobility) 08
2. 2. 5. 에너지 밴드와 밴드갭(Energy Band and Band Gap) 08
2. 2. 6. 반도체의 종류 09

3. 실험방법 10
3. 1. 실험준비 10
3. 1. 1. 장비(Equipment) 10
3. 1. 2. 실험 조건 10
3. 2. 실험과정 10

4. 실험 결과 13
4. 1. 실험 값 분석 14
4. 2. 측정값의 이론적 계산 15
4. 2. 1. 홀 전압 15
4. 2. 2. charge carrier concentration(bulk concentration) 15
4. 2. 3. 표면저항 15



4. 2. 4. 이동도 15
4. 2. 5. Sheet carrier concentration 15

5. 결론 20

References 21

본문내용

1. 서 론

홀 효과는 전도체 물질에서 전류와 자기장에 의해 나타나는 효과로 전류가 흐르는 물체에 수직으로 자기장이 걸릴 경우 발생하는 로렌츠 힘으로 인해 발생하는 전압을 홀전압이라하며 이런 홀 전압의 발생을 홀 효과라고 한다. 자기장의 세기에 따라 홀 전압이 변하고 이런 원리를 이용한 것이 홀 센서이며 펄스 변조, 유량 및 유속 측정, 자동차 속도 측정 등에 다양하게 이용된다. 이번 실험에서는 장비를 이용하여 홀 전압을 측정하고 실험값이 타당한지 확인해 본다.

2. 실험 관련 이론

2. 1 홀 효과의 원리 및 역사적 배경

2. 1. 1 홀 효과의 역사적 배경

Hall effect는 1897년 Hall이 존스 홉킨스 대학에서 대학원생으로 있을 때 발견하였다. Hall은 전류가 흐르는 도선이 자석의 자기장에 의해 힘을 받는 것을 알고 도선 자체가 힘을 받는 것인지 도선 내의 전자만이 힘을 받는 것인지 의문을 품었으며 특히 전자가 힘을 받을 것이라고 가정했다. 만약 고정된 도선 내 전자가 자석에 끌린다면 도선 내 전자는 이동에 방해를 받고 도선의 전기저항은 증가할 것이라고 생각했다. 실험 결과 실험 정밀도로는 알기 어려울 정도로 전기저항이 변화했기 때문에 실패했지만 ‘만약 자석이 전자를 당기더라도 도선 바깥으로 빼낼 수 없을 정도라면 도선 내에 한 쪽으로 쏠리는 전기적 응력이 생겨날 것이고 이 응력은 전압으로 나타날 것이다’라는 생각을 하였다. 결국 이 전압을 측정하였고 이것이 Hall voltage이며 이로써 Hall effect가 발견되었다.
Hall effect의 발견으로 Charge carrier가 어떤 부호의 charge인지 그리고 얼마나 빨리 이동할 수 있는지 알 수 있게 되었으며 자기장의 크기와 방향을 알아내는데 유용하게 쓰인다.

2. 1. 2. 홀 효과의 원리

홀 효과의 원동력은 로렌츠 힘(Lorentz force)이다. 로렌츠 힘은 하전입자가 자기장 속에서 받는 힘을 말한다.
이때 힘의 크기와 방향을 수식으로 나타내면

전자의 이동 방향은 이며 는 drift velocity이다.
이것을 왼손법칙으로 나타내면


이다.

참고자료

· SAFA KASAP, Principles of Electronic Materials and Devices, McGraw-Hill, 2001
· H. A. Mohamed, Effect of substrate temperature on physical properties of In2O3:Sn
· films deposited by e-beam technique, International Journal of Physical Sciences Vol. 7(13), pp. 2102 - 2109, 23 March, 2012
· http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4356
· http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1088167&mobile&categoryId=200000458
· http://blog.naver.com/jjang296?Redirect=Log&logNo=100154510934
· http://altair.chonnam.ac.kr/~junekey/data/20051110/Hall.ppt