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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

FP Versuch F2 Halleffekt- und Transportmessungen

Standort:
IFKP (Arbeitsgruppe Prof. Kneissl)
Inhalt:
Die Kenntnis der elektrischen Eigenschaften von Halbleitern, die im wesentlichen durch die elektrische Leitfähigkeit und den Hall-Koeffizienten charakterisiert werden, ist eine Voraussetzung für den Bau von elektronischen Bauelementen. Die Bestimmung des Hall-Koeffizienten und der spezifischen Leitfähigkeit wird in diesem Versuch nach der van der Pauw-Methode durchgeführt, die im Prinzip auf Spannungsmessungen bei vorgegebenem konstanten Gleichstrom I beruht, wobei sich die Probe in einem äußeren Magnetfeld B befindet. Der besondere Vorteil dieser Vierpunktmeßmethode liegt darin, daxx Proben beliebiger Geometrie vermessen werden können.
Im Rahmen des Versuches wird die Temperatur zwischen der Raumtemperatur und der Temperatur von flüssigem Stickstoff (T = 77 K) variiert. Aus den hieraus resultierenden Leitfähigkeitskurven kann die Tiefe der Störstellenniveaus berechnet werden, deren Ladungsträger den wesentlichen Beitrag zur Leitfähigkeit liefern.
Darüberhinaus ist es möglich, den Streumechanismus, der die Beweglichkeit der Ladungsträger begrenzt, zu erkennen (Streuung an Phononen, Streuung an geladenen Störstellen). Zudem ermöglicht die Analyse der Temperaturabhängigkeit des Hallkoeffizienten zu unterscheiden, ob es sich um einen p- oder um einen n-Halbleiter handelt.
Die in diesem Versuch zu untersuchenden Proben sind III-V Verbindungshalbleiter. Die Kenntnis der elektrischen Eigenschaften dieser Materialien ist aufgrund der Tatsache, dass diese die Ausgangssubstanzen zur Herstellung praktisch aller optoelektronischen Bauelemente sind, von besonderer Bedeutung.
Lernziele bzw. Methoden:
• van der Pauw-Methode
• Halleffekt
• Bändermodell
• spezifischer Widerstand von Halbleitern
• Streuung von Ladungsträgern in Festkörpern
• Fermi-Funktion
Literatur:
Kittel: Einführung in die Festkörperphysik, R. Oldenburg Verlag München-Wien (1980)
Ibach-Lüth: Festkörperphysik, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg (1981)
L.J. van der Pauw: Philips Technische Rundschau, 20. Jahrgang, S. 230

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