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8425霍尔效应及低温探针台集成系统

8425霍尔效应及低温探针台集成系统

Lake Shore 8425产品结合了8400系列霍尔系统的综合霍尔测量能力和CRX-VF探针台的方便、灵活性。集两者优点于一身。它最大可以测量直径达51mm(2in)的整块或者部分晶片,避免了对焊接晶片的切割,而传统的测量系统中这是必须进行切割的。

8425霍尔效应及低温探针台集成系统产品概述

      两个成熟设计的结合

      8425产品结合了8400系列霍尔系统的综合霍尔测量能力和CRX-VF探针台的方便、灵活性。集两者优点于一身。

      它最大可以测量直径达51mm(2in)的整块或者部分晶片,避免了对焊接晶片的切割,而传统的测量系统中这是必须进行切割的。由于样品是处于真空环境中(标准霍尔系统没有这个功能),这使其成为一些易受空气接触影响或者需要烘干除湿材料的理想测试平台。

      探针可以灵活的测量较多磁场结构和较小设备。可移动探针免去了大量固定导线接触,并可实现同时对多个样品进行测量,测试样品的尺寸可以小到毫米级。

      可变温度和磁场测量

      系统提供在10K-400K温度范围内,最大磁场2T的条件下的自动化测量(探针台的手动测量需要调节几个温度点)

      直接产生或衍生的霍尔电压、霍尔系数、霍尔迁移率、电阻和IV曲线测量可以作为温度的函数。使载流子能够被他们的激励识别,并提供线索到材料主要机理--分析这些可以收获重大发现。

      高灵敏的设备探测

      该平台支持多达六臂的超稳定探针台的精准安装(标配为4臂),它实现了真正的90°晶片探测,而且还包括了我们专利的CVT探针,以此确保在较宽温度范围测量时能够保证一直接触的特性。

      探针台还包含垂直超导磁体、不需要消耗制冷剂的闭环CCR制冷机和一个紧凑型真空涡轮泵。


      一个在探针台真空条件下进行探测的完整霍尔效应测试系统

      支持一系列直流磁场下的霍尔测量 — 晶圆材料的迁移率和在温度及磁场作用下的结构

      最大直流磁场2T,电阻范围0.5mΩ-100GΩ

      变温范围10K到400K,采用闭循环制冷机,不需要消耗制冷剂。

      包含了8400系列软件,可以做简单的系统操作、数据采集和分析。

      支持多载流子分析数据导出。


      先进材料的研究


      具备Lake shore最先进霍尔测量能力的8425是应用物理、电气工程、材料研究、产品研发与运用的理想工具,它可以测量新材料的电子和磁运输特性,包括:

      太阳能电池: OPVs, a:Si, μc-Si, CdTe, CuInGaSe (CIGS)

      有机电子: OTFTs, Pentacene, Chalcogenides,OLEDs

      Ⅲ-Ⅴ族半导体: InP, InSb, InAs, GaN, GaP, GaSb, 基于AIN的设备,HEMTs, 异质结双极晶体管

      Ⅱ-Ⅳ族半导体: CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgCdTe

      元素半导体: Ge, SOI, SiC, HBTs and FETs

      高温超导体


      直接或间接测量的磁场和温度函数


      霍尔电压

      Ⅳ曲线的测量

      电阻

      磁阻

      磁传输

      霍尔系数

      霍尔迁移率

      反常霍尔效应

      载流子类型/浓度/密度

      不需要焊接的非破坏性测试


      使用探针台不需要焊接样品(传统霍尔测量系统中需要焊接样品),可以快速的准备样品并且避免了对样品的损坏。


      系统软件

      系统自带集成的HMS软件,可在Windows®系统操作界面下进行数据采集和分析。软件可以用来控制磁场,样品温度和样品激励。使用该软件,您可以控制所有的测量参数,并实时改变这些参数。

      定义并保存技术参数和实验配置,也可以以SI单位保存和显示实验室数据进行更深入的分析。经过处理的数据可以显示成图形或表格形式,同时软件带SQL报告功能,数据和图表可直接打印或导出为Excel、PDF或 Word格式的文件。

      值得注意的软件功能:

      支持 van der Pauw 和 Hall bar 测量,并使用门控 Hall bar 测量样品以考虑栅极偏置——非常适合器件级材料测量。

      只需单击三下鼠标即可创建可变温度霍尔测量。

      在您方便的时候开始和结束测量,以及设置时间循环以根据计划重复测量。

      轻松地将电阻测量插入霍尔测量序列。

      使用快速命令“转到温度”、“转到场”、“转到 GBV”(栅极偏置电压)和“等待”,让系统在继续之前暂停并稳定下来。

      在实验开始时执行电阻测量——例如,当您需要快速进行初始样品检查以确定可用电流时非常有用。

      支持多载波分析的数据导出。


8425霍尔效应及低温探针台集成系统技术参数

      8425技术参数

迁移率
1到1×106cm2/Vs
载流子浓度
8×102到8×1023cm-3
电阻率
1×10-5到1×105Ω-cm
标准电阻范围

读数的±0.5%,量程的±0.5%
范德堡/霍尔棒法最小电阻:0.5MΩ  最大10MΩ
读数的±0.075%,量程的±0.05%
最大5MΩ
高阻选件电阻范围

读数的±0.25%
范德堡/霍尔棒法最小电阻:10kΩ  最大50GΩ
 ±1.5%读数
最大值:100 GΩ
      样品环境

冷源
带二级冷头的CCR,4.2K时制冷功率1W
样品温度
10K到400K
样品尺寸
最大51mm,带SH-2.00-I(已安装的绝缘样品座)
     磁场
磁铁类型
超导磁体
磁场方向
垂直(垂直于样品平面)
磁场大小
±2 T(霍尔测量)
场均匀性
10毫米直径区域的0.5%,
25毫米直径区域的1.0%
已降落针尖移动距离
< 5µm

     

探针台尺寸
宽800mm×深670mm 不包含仪器控制柜和压缩机
控制柜尺寸
宽766mm×深754mm
宽766mm×深754mm
宽434mm×深483mm

      用电要

单相电压
100/120/220/240 VAC (+5%,-10%),50/60 Hz
单相功率
推荐3.3 kVA
三相电压(CCR)
200 VAC (50/60 Hz) or 380/400/415 VAC 50 Hz or480 VAC 60 Hz
三相功率(CCR)
6.6 to 6.9 kW at 50 Hz/7.5 to 7.8 kW at 60 Hz

      冷却水电

损耗(CCR)

50Hz下最大8.5kW;稳定状态为6.9kW
60Hz下最大9.0kW;稳定状态为7.8kW

      *探针接触电阻会随样品变化


8425霍尔效应及低温探针台集成系统基本配置

      附件与选件

      额外的探针臂用于霍尔棒测量


      8425标准系统带有四个已安装好的探针臂,用于范德堡法测量。为了进行霍尔棒法测量,84 -HBM选件提供两个额外的探针臂,探针臂电缆以及柄座。

      PS-HV-CPX高真空套装选件


      选件应用于要求比标准8425系统更高真空度的情况。此时系统在所能达到的基础温度下真空度< 5×10-7 Torr,比标准系统真空度高两个数量级。在样品易污染或冷却时易冷凝的情况下建议用此选件。此外,用它可减少30%左右的抽真空时间。

      PS-Z16 16:1变焦光学显微镜系统选件

      8425上显微镜系统有7:1光学变焦的显微镜,显微镜带有一个高灵敏度彩色CCD相机。该相机特别的为低光敏元件而选择,来最大化的减少因需要高成像质量的而需要的灯光。然而,如果被测样品需要更大的放大倍率,您可以选择16:1变焦显微镜系统选件。镜头固定在CCD相机上,随8425主机一起装运。

      84032P栅压偏置选件

      通过此选件,栅偏置电压可以设置成用户指定的值,增加了霍尔测量的灵活性。例如,栅压可以用来控制材料的载流子密度。选件包括一个吉时利6487型皮安电压表,以及一个51mm的三轴样品座。

      84031高阻选件

      一些材料具有非常高的电阻,用传统的霍尔测量系统很难测量。这些材料包括半绝缘性砷化镓以及图像探测器和固态X射线探测器。此选件电阻测量范围从10 kΩ到100 GΩ,部件包括一个吉时利6514静电计,缓冲器用来减少负载,和一个信号线保护层来减小漏电流的影响。


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