HCS 1/10/100

Charakterisierung von Halbleitern und Bauelementen

Beschreibung

Auf den Punkt gebracht

Die Linseis HCS Systeme werden hauptsächlich zur Charakterisierung von Halbleiter Materialien verwendet. Sie können sowohl die Hall-Konstante und den spezifischen Widerstand, als auch die daraus abgeleiteten Ladungsträger-Konzentration und Hall Mobilitäten der Proben bestimmen. Die Desktop-Grundeinheit gibt es in unterschiedlichen Konfigurationen, welche unter anderem mit verschiedenen Probenhaltern für unterschiedliche Probengeometrien und Temperaturanforderungen bestückt werden kann.

Eine optionale Tieftemperaturerweiterung für die Ntuzung von flüssigem Stickstoff sowie eine Hochtemperaturversion bis zu 800°C garantieren, dass alle denkbaren Anwendungsbereiche abgedeckt werden können. Die verbauten Permanent- und Elektro-Magneten liefern dabei fixe oder variable Magnetfelder von bis zu knapp einem Tesla. Die zugehörige, umfassende und Windows©-basierte Software ermöglicht die unkomplizierte Aufnahme von I-V und I-R Kurven sowie Messung und auswertung der Hall-Mobilität, elektrischen Leitfähigkeit und Ladungsträger-Konzentration.

Die Linseis HCS Systeme können dabei verschiedenste Materialien vermessen, unter anderem Si, SiGe, SiC, GaAs, InGaAs, InP, GaN (N Typ & P Typ) aber auch Metallschichten, Metalloxide und viele mehr. Gerne demonstrieren wir Ihnen die Leistungsfähigkeit des Gerätes anhand von Probemessungen in unserem Applikationslabor.


Messfunktionen:

  • Ladungsträgerdichte (Schicht [1/cm²]/Vollmaterial [1/cm³])
  • Hall-Konstante [cm³/C]
  • Hall-Beweglichkeit [cm²/Vs]
  • Schichtwiderstand [Ω]
  • Spezifischer Widerstand [Ωcm]
  • Elektrische Leitfähigkeit[S/cm]
  • Alpha (Verhältnis aus horizontalem zu vertikalem Widerstand)
  • Magnetwiderstand
  • Seebeck Koeffizient (µV/K)


Geräteeigenschaften:

  • Gasdichte Messkammer, welche Messungen unter definierten Atmosphären oder Vakuumbedingungen ermöglicht
  • Magnete mit 120 mm Durchmesser für höchste Feldhomogenität und maximale Genauigkeit (Proben bis 50mm x 50mm sind möglich)
  • Modulares und aufrüstbares Systemdesign
  • Hochtemperaturversion bis 600°C/873K
  • Beleuchtungsoption mittels LED (mehrere Wellenlängen sind möglich)
  • Optionaler Lock-In-Verstärker für Messungen mit geringstem Rauschen
  • Anschluss zur Verwendung von externer Messelektronik
  • Integriertes Softwarepaket für benutzerfreundliche Bedienbarkeit

Unique Features

Vielseitige Messmöglichkeiten: Bestimmung von Hall-Konstante,
spezifischem Widerstand, Ladungsträger-Konzentration
und Hall-Mobilität.

Breiter Temperaturbereich: Messungen von
Tieftemperaturen (LN2) bis zu 800°C möglich.

Modulares Systemdesign: Anpassbar mit verschiedenen
Probenhaltern und Temperaturerweiterungen.

Hohe Feldhomogenität: 120 mm Magnete für höchste Genauigkeit.

Integrierte Software:
Benutzerfreundliche Bedienung
und umfassende Datenanalyse.

Service-Hotline

+49 (0) 9287/880 0

Unser Service ist Montag bis
Donnerstag von 8-16 Uhr erreichbar
und Freitag von 8-12 Uhr.

Wir sind für Sie da!

Spezifikationen

Schwarz auf Weiß

MODELL

HCS 1

Temperaturbereich:Von LN2 bis zu 600°C in verschiedenen Ausführungen
-160°C (kontrollierte Abkühlung)
-196°C (Abkühlung)
Magnet:zwei Permanentmagnete mit +/- 0,7T
Durchmesser der Stange 120 mm
für höchste Gleichmäßigkeit (+/- 1% über 50mm)
Stromzufuhr:DC 1nA bis zu 125mA (8 Dekaden / Einhaltung +/- 12V)
Messung der Spannung:DC rauscharm / geringe Abweichung 1μV bis zu 2500mV, 4 Dekaden Verstärkung, Digitale Auflösung: 300pV
Sensoren/ Probengeometrie:- von 5 x 5 mm bis 12,5 x 12,5 mm, maximale Probenhöhe 3 mm
- von 17,5 x 17,5 mm bis zu 25 x25 mm, maximale Probenhöhe 5 mm
- von 42,5 x 42,5 mm bis zu 50 x 50 mm, maximale Probenhöhe 5 mm
- Hochtemperaturplatte, 10x10mm, max. Probenhöhe 2mm
Widerstandsbereich:10-4 bis zu 107(Ωcm)
Trägerstoffkonzentration:107 bis zu 1021cm-3
Mobilitätsbereich:0,1 bis 107(cm2/Volt sek)
Atmosphären:Vakuum, inert, oxidierend, reduzierend
Temperaturgenauigkeit:0.05°C

MODELL

HCS 10

Temperaturbereich:Von LN2 bis zu 600°C in verschiedenen Ausführungen
-160°C (kontrollierte Kühlung)
-196°C (Quench-Kühlung)
Magnet:Elektromagnet bis zu +/- 1 T variables Gleichfeld, Poldurchmesser 76 mm, Stromversorgung 75A / 40V.
Stromumkehrschalter für bipolare Messung. Alternative AC-Option für ein magnetisches Wechselfeld mit ~1 T nutzbarem Feld, bei einer Frequenz von bis zu 0,1 Hz
Stromzufuhr:DC 1nA bis zu 125mA (8 Dekaden / Einhaltung +/- 12V)
AC 16 μA bis zu 20 mA und Eingangsimpedanz: >100 GigaOhm von 1 mHz bis 100 kHz
Messung der Spannung:DC rauscharm / geringe Abweichung 1μV bis zu 2500mV, 4 Dekaden Verstärkung, Digitale Auflösung: 300pV
AC 20 nV bis zu 1V, variable Integrationszeiten und Verstärkung
Sensoren/ Probengeometrie:- von 5 x 5 mm bis 12,5 x 12,5 mm, maximale Probenhöhe 3 mm
- von 17,5 x 17,5 mm bis 25 x 25 mm, Maximale Probenhöhe 5 mm
- von 42,5 x 42,5 mm bis zu 50 x 50 mm, Maximale Probenhöhe 5 mm
- Hochtemperaturplatte, 10x10 mm, maximale Probenhöhe 2 mm
Widerstandsbereich:10-4 bis zu 107(Ωcm)
Trägerstoffkonzentration:107 bis zu 1021cm-3
Mobilitätsbereich:10-3 ~ 107cm2V-1s-1
Atmosphären:Vakuum, inert, oxidierend, reduzierend
Temperaturgenauigkeit:0.05°C

MODELL

HCS 100

Temperaturbereich:RT bis zu 500°C
Magnet:Magnet bis zu 0,5 T (AC oder DC Feld)
Multisegment Halbach Konfiguration, Innendurchmesser: 40mm, Höhe: 98mm
Stromzufuhr:DC 1nA bis zu 125mA (8 Dekaden / Einhaltung +/- 12V)
AC 16 μA bis zu 20 mA und Eingangsimpedanz: >100 GigaOhm von 1 mHz bis 100 kHz"
Messung der Spannung:DC rauscharm / geringe Abweichung 1μV bis zu 2500mV, 4 Dekaden Verstärkung, Digitale Auflösung: 300pV
AC 20 nV bis zu 1V, variable Integrationszeiten und Verstärkung"
Sensoren/ Probengeometrie:Bis zu 10 x 10 mm, maximale Probenhöhe 2,5 mm
Widerstandsbereich:10-5 bis zu 107(Ωcm)
Trägerstoffkonzentration:107 bis zu 1022cm-3
Mobilitätsbereich:1 ~ 107cm2V-1s-1
Atmosphären:Vakuum, inert, oxidierend, reduzierend
Temperaturgenauigkeit:0.05°C

HCS 100 Halbach-Magnet (Donute-Konfiguration)

 

HCS 1: Austauschbare Sensoren mit einem EPROM darauf, für eine einfache Plug-and-Play-Benutzung.

Verfügbares Zubehör

  • Es sind verschiedene Probenhalter für Messungen von LN2 bis zu 800°C erhältlich.
  • Der Probenhaltergriff schließt die Messkammer vakuumdicht ab.
  • Die Messkammer ist mit einem Ein- und Auslass für Gas versehen, so dass Messungen unter einer kontrollierten und wechselnden Atmosphäre durchgeführt werden können.

Die Magnetvarianten des HCS

Elektromagnetische Option (HCS 10)

Alternatif zum Permanentmagneten ist ein Elektromagnet-Kit erhältlich. Der wassergekühlte Elektromagnet arbeitet in Kombination mit einer programmierbaren Stromversorgung und einem Wendeschalter. Das Netzteil kann Ströme bis zu 75 A anlegen, was zu einer variablen Magnetfeldstärke von bis zu +/-1 T führt.

Detaillierte Ansicht des Messkörpers

Permament-Magnet-Option (HCS 1)

Der HCS 1 ist mit zwei Magnetkreisen (Neodym) ausgestattet, welcher auf einem beweglichen Schlitten montiert ist, der optional automatisierbar ist. Das System kann sowohl mit einer Tieftemperatur- als auch mit einer Hochtemperatur-Erweiterung ausgestattet werden.

Halbach-Option (HCS 100)

Der HCS 100 verwendet ein Magnet in Halbach-Konfiguration (Permanentmagnet in Donut-Konfiguration), um entweder ein DC- oder ein AC-Magnetfeld an die Probe anzulegen. In Kombination mit einem Wechselstrom, der von einem Lock-in-Verstärker geliefert wird, ist dieser Aufbau ein leistungsfähiges Werkzeug für die Untersuchung anspruchsvoller Proben, da auftretende Offsets sowie Rauschen in den meisten Fällen unterdrückt werden können.

Software

Werte sichtbar und vergleichbar machen

Alle LINSEIS-Geräte sind PC-gesteuert, wobei die einzelnen Software-Module ausschließlich unter Microsoft® Windows®-Betriebssystemen laufen. Die integrierte Software ermöglicht eine einfache Handhabung, Temperaturregelung, Datenerfassung und Datenauswertung.

Allgemein:

  • NIST-Routine, um optimale Messeinstellungen zu finden und höchst genaue Ergebnisse zu erhalten
  • Erweiterter Verbindungstest
  • Mögliche Integration externer Elektronik
  • Optionale Datenbank-Speicherung
  • Optionale Integration eines Lock-in-Verstärkers
  • Automatische Sensorerkennung (EEPROM)
  • Automatische Auswertung
  • Vollautomatische Regelung der Kühlung
  • HCS 10 Online-Zugang zu Anpassungsdaten
  •  

Applikationen

Anwendungsbeispiel: Antimon Thin Film (150 nm Sb)
Antimon (Sb) ist ein Halbmetall, das im Bereich der Thermoelektrik (in Form von Legierungen, z.B. Bi1-xSbx) und als neue Anwendung im Bereich der Mikroelektronik weit verbreitet ist. Die größten Anwendungen für metallisches Antimon sind jedoch Blei-Antimon-Platten in Blei-Säure-Batterien. Die Abbildung zeigt eine vollständige Charakterisierung einer durch Sputterdeposition hergestellten Dünnschicht auf SiO2/Si-Substrat mit der Linseis HCS 1 (Option RT bis 200°C).

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