Hall olayı ve rezistivite ölçümleri için enstrumentasyon

Abstract

Yarıiletkenlerin elektriksel karakterizasyonunda kullanılan Hail ve rezistivite ölçüm sisteminin, bilgisayar kontrolüne alınması için gerekli instrumentasyon bu çalışmanın ana temasım oluşturmaktadır. Araştırma laboratuvarlarında, el ile kontrol edilen deneysel düzeneklerle yapılan ölçülerin bilgisayar kontrolüne verilmesi, sistemle bilgisayar arasındaki iletişimi sağlayacak bir dizi donanımın varlığım gerektirmektedir. Bu amaçla, programlanabilir sabit akım kaynağı, kryostat sürücü motoru kontrol ünitesi, magnet yön kontrol ünitesi ve sıcaklık kontrol ünitesi geliştirilerek sisteme adaptasyonu sağlanmıştır. Geliştirilen arabirim üniteleri, bilgisayar tarafından National Instruments şirketince üretilen çok fonksiyonlu LAB PC kartı ile kontrol edilmiştir. Çalışmanın sonunda, kurmuş olduğumuz otomasyon sistemini test etmek amacıyla, kare geometride hazırlanmış n-Si numune için, van der Pauw tekniğini kullanarak sabit magnetik alanda, 150-320K arasında sıcaklığa bağlı Hail ve rezistivite ölçümleri yapılmıştır. Ölçümden elde edilen veriler değerlendirilerek, elektronların haraketliliği ve serbest taşıyıcı yoğunluğunun sıcaklığa bağlı değişimi incelenmiş ve gerçekleştirilen sistemin güvenilir sonuçlar verdiği gözlenmiştir.

Autocontrol instrumentation of Hall effect and rezistivity measurement system is the main object of this work. A series of hardware required for the communication between computer and the system units. Therefore, we designed a constant current source, a cryostat position control unit, a magnetic field direction control unit, a buffer for temperature controller unit and a pair of scanner and these were adopted to the Hall kit. All the developed units, except scanners, controlled by an IBM AT compatible multifunction National Instruments LAB PC card and the scanners used for current and voltage connection controlled via IEEE-488 interface. A Czochrolski grown n-Si sample used to test the constructed system. Hall and rezistivity measurements carried out at 150-320K temperature range using 5K steps. Evaluating the data obtained from temperature dependent Hall and rezistivity measurements, carrier concentration and mobility has been examined as a function of temperature and we have found that the results we obtained were in agreement what we expected.