26  Hall-Effekt

26.1  Lernziele

Die temperaturabhängige Messung des spezifischen Widerstandes und der Beweglichkeit der Ladungsträger von modernen Halbleitermaterialien ist ein Standardverfahren in der Halbleiterphysik und der Materialkontrolle in der Bauelementeproduktion.

Es soll das Verständnis für Ladungserzeugung, Ladungstransport und Beweglichkeit von Ladungsträgern in Halbleiterkristallen vertieft werden. Der Versuch soll Erfahrungen in der Präzisionsmesstechnik vermitteln.

26.2  Lerninhalte

1. Elektrische Leitfähigkeit und ohmsches Gesetz. Bewegung von Ladungen im Magnetfeld, Halleffekt
2. Halbleiterphysik: Bändermodell, Elektronenleitung, Löcherleitung, effektive Massen, Eigenleitung, Störstellenleitung.
3. Messtechnik: van der Pauw-Methode zur Messung spezifischer Widerstände, Störeinflüsse auf Strom- und Spannungs messungen.
4. Kryotechnik: Messung bei tiefen Temperaturen in einem Kryostaten.
5. Steuerung von Messdatenerfassungssystemen mit dem Computer

26.3  Aufgaben

1. Einarbeitung in die Software zur Meßdatenerfassung und Computer-Steuerung des Meßstandes.
2. Überprüfung der Kontakte einer Halbleiterprobe bei Raumtemperatur
3. Messung des spezifischen Widerstandes der Probe bei Raumtemperatur bei Variation des Stroms.
4. Messung des Hall-Effekts bei Variation der magnetischen Feldstärke.
5. Temperaturabhängige Messungen an der Probe zwischen 85 und 350 Kelvin.

26.4  Literatur

Lehrbücher zur Festkörperphysik z. B.

Ch. Kittel

Einführung in die Festkörperphysik R. Oldenbourg Verlag GmbH, München

L.J. van der Pauw

”A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape” Philips Res. Repts 13, 1-9, 1958 (Nr. 1)

Fa. Keitley Inst.

Instruction Manual Model 7065 Hall Effect Card