Hall effect 측정 실험

소개

국민대 김동명 교수님의 반도체 공학을 참고하여 이론 부분 추가하였습니다.

목차

1. 서 론

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

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

4. 실험 결과
4. 1. 실험 값 분석
4. 2. 측정값의 이론적 계산
4. 2. 1. 홀 전압
4. 2. 2. charge carrier concentration(bulk concentration)
4. 2. 3. 표면저항
4. 2. 4. 이동도
4. 2. 5. Sheet carrier concentration

5. 결론

References

본문내용

반도체의 제조공정 개발, 소자 개발 및 집적회로 개발과 성능 개선을 위해서는 전류 형성을 지배하는 요소들을 측정, 분석하는 것이 필요하고 또한 매우 중요하다. 이를 위한 방법으로 가장 널리 사용하는 측정 방법의 하나가 홀 측정이다. 홀 측정의 원리인 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 말한다. 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.

<중 략>

2. 2. 1 반도체의 원리
도체에 전류가 흐를 수 있는 이유는 도체에는 자유전자가 존재하기 때문이다. 금속결합을 하는 도체와 다르게 공유결합을 한 화합물에 전류가 통하지 않는 이유는 최외각전자가 8개로 꽉차있으며 자유전자가 존재하지 않고 전류가 흐를 수 없다. 하지만 결합된 전자가 불안정해지면 결합에서 이탈하여 자유전자의 역할을 하게 된다. 반도체는 4족 원소인 게르마늄과 실리콘에 3족이나 5족 원소를 인위적으로 주입하는 doping을 통해서 전기적 성질을 변화시킬 수 있다.
도체나 부도체와 달리 소량의 불순물 주입을 통해 전기적 특성을 원하는 대로 조절할 수 있으므로 전자회로 및 정보통신 시스템의 핵심소자로 사용된다.

<중 략>

2. 2. 5 에너지 밴드와 밴드갭(Energy Band and Band Gap)
원자 속 전자들은 연속적인 에너지 분포를 가지지 않고 양자화된 에너지 분포를 가지고 있다. 즉 특정 값의 에너지만 가질 수 있는데 원자가 가진 에너지는 몇 개의 선으로 나타난다. 만약 공유결합을 한 고체결정구조라면 원자간, 전자간, 원자와 전자간 간섭이 발생하면서 에너지 준위는 세분화되고 그 간격이 촘촘해진다. 그 결과 나타나는 것이 에너지 밴드와 밴드갭이다.

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