홀 효과(Hall Effect) 측정
응용기술 설명
홀 효과(Hall Effect)는 움직이는 전하 캐리어와 외부 자기장에 수직으로 유도된 전위차로 나타납니다. 이 효과는 물질(재료)의 특성화 및 자기장 감지에 널리 사용됩니다.
물질 특성화
물질이 특성화되면 알려진 자기장 B에 노출됩니다. 동시에 홀 전압 V XY (그림 참조), 샘플에 걸리는 전압 V XX 및 재료를 통과하는 전류 IR이 측정됩니다. 이러한 측정으로부터 전하 캐리어 밀도, 전하 캐리어 극성, 전하 캐리어 이동도 및 재료의 전도도와 같은 물질(material) 특성을 유추할 수 있습니다.
이 기술은 또한 양자 홀 효과와 정수, 분수, 스핀, 역 스핀 등 다양한 파생물을 측정하여 2차원 전자 가스(2DEG) 물질의 새로운 물리적 특성을 측정하는 데 사용됩니다.
자기장 감지
재료 특성이 잘 알려진 경우, 홀 효과를 사용하여 여러 오더에 걸친 외부 자기장을 추론할 수 있습니다. 측정은 샘플에 적용된 DC 전압으로 수행할 수 있지만, AC 측정은 일반적으로 더 빠르고 정확한 결과로 이어집니다. AC 측정의 추가 이점에는 일반적으로 더 넓은 측정 범위에서 더 큰 신호 대 잡음비(SNR)로 이어지는 더 높은 정밀도와 감도가 있습니다.
측정 전략
그림과 같이, 2개의 락인앰플리파이어로 측정합니다. 락인앰플리파이어 2(MFLI 2로 표시됨)는 일정한 AC 전압을 제공하여 샘플로 전류를 유도합니다. 회로에 결합된 다른 모든 저항보다 훨씬 큰 저항을 갖는 전류 제한 저항 RL을 배치하고, 측정 과정에서 전류가 일정하다고 가정하면 충분합니다. 샘플을 통과하는 전류도 측정하여 보다 정확한 측정을 수행할 수 있습니다. 락인앰플리파이어 2는 홀 전압 V XY 를 측정하는 반면, 락인앰플리파이어 1은 샘플에 걸쳐 전압 V XX 를 측정합니다. 취리히인스트루먼트 MFLI Lock-in Amplifier의 경우 전류 입력과 MF-MD Multi-Demodulator 옵션을 사용하여 전류를 측정할 수도 있습니다.
측정 중에 데이터가 자기장과 정렬되도록 하려면 락인앰플리파이어가 주파수, 클럭 및 타임스탬프를 동기화해야 합니다. 이는 MFLI의 다중 장치 동기화(MDS) 기능 덕분에 가능합니다.
제품 하이라이트
취리히인스트루먼트 선택의 이점
- 빠르고 민감한 AC 측정을 수행하여 높은 SNR을 얻을 수 있습니다.
- 정확도를 높이려면 두 번째 계측기를 추가하여 전용 전류 측정을 수행하십시오.
- 당사의 제품들은 정확한 기기 동기화, 데이터 정렬(MDS 사용) 및 동일한 사용자 인터페이스 내 디스플레이를 통해 편리한 측정 취득 및 데이터 분석을 제공합니다.