由霍尔系数和电阻率推断载流子寿命

由霍尔系数和电阻率推断载流子寿命摘要：传统半导体中的霍尔系数假设载流子复合速率无限大。如果没有这种假设，存在扩散电流，它改变了霍尔系数值。正是由于这种霍尔系数值改变，形成了一种独立的测载流子寿命的方法。测参数m的方法中含有bulklifetimet和表面复合速率s。从霍尔系数推断出的载流子寿命与相同样品上用注入方法推断的载流子寿命形成很好的对比。理论表明霍尔系数R:R=Rl+气,Rl是一般的霍尔系数，RD是由于载流子扩散具有有限时间的真实霍尔系数部分。Rd可以表达为包含bulklifetimet和表面复合速率s参数的m的产物，表达式沉仅是迁移率和载流子浓度的函数。对于任何bulklifetimet和表面复合速率s，m都在0到1之间。m=0时，s无穷大或者t等于0；m=1时，s必须是0而t为无穷大。（1），在本征区（n=p=〃），一般霍尔系数R由以下公式给出：R=—1~bn（1），i Li Lien（b+1）2日⑵，扩散项:⑵，联合起来给出总霍尔系数:1日1-bb1(b-1)(b+1)联合起来给出总霍尔系数:ien口 (b+1)2 2 (b+1)2其中b和bH分别是漂移和霍尔电子一一空穴迁移率比率，|1和七分别为漂移和霍尔空穴迁移率，n,是电子或空穴的数量，e是电子库伦单位下的电量。为了说明寿命效应在本征区的重要性，我们用比率RjR，其中Rtg代表总寿命极小（m=0）的霍尔系数，R,代表总寿命无穷大（m=1）时的霍尔系数。有一= 丑~-~ （4）此时有R:R=3.5。ig i此时有R:R=3.5。ig i-在300摄氏度时，错的b和bH值分别为2.0和1.3，代入公式（4），由于b和bH是温度的函数，故R」Ri也是温度的函数。这种效应可以直接用来测量给出的半导体样品的载流子寿命，漂移，霍尔迁移率比率已知。漂移迁移率比率可以直接从电阻率曲线中得到，霍尔迁移率比率可以从极小寿命霍尔系数曲线与电阻率去曲线联合得到，这个后面将展示。

Fig.1,Thec或职廿posiHs馅psrinisstblefortheHaHcoeffi-cieiiLsasfunctionsoftemperatureareplottcdfromtheLhepreii地1equationscorrespondingtoinlinitesimalandJnfinatclifetime^usinganjmpnrityCDnceiitrationoE10"donorspercm^.

霍尔方法测磁学性质可测tinyctystals,尺寸在10~100顷.当霍尔探针与ModelP825Helium-3insert连接，磁学性质可测到温度~0.3K。霍尔电压：=&B乙，又有霍尔系数：R一土，故霍尔电压H d RH-眼与电流I和磁场强度%成正比，与电荷载子密度n成反比。FIG.2:PrincipleofHallprobeinagiietomerry.Amagneticsampleisplacedclosetotheacri^^eareaoftheHallsensorandmagnetizedbyanexternalfield.Tlieoutputsignalwillbeproportionaltothestrayfieldgeneratedbytliesample'smagnetizationthatentersinrheprobe'ssensitiveregion.thedc-ResiativityoptionP-40018thedc-ResiativityoptionP-40018-Hall-resisiaiice

FIG.4:T^^icalsamplemountingonaHallprobewithamagneticcrystalonit.a):Viewofthesampleholder(sampleboardforthehorizoiiralrotator-partnumber3084-371).Probesarewiredfollowing[heschemedepictedinFignre3.b):zoomofthesampleregion.Oneedgeofthecrystalisalignedwiththeactiveareaoftheprobe.Theprobeispreparedformeasurementsi