一、 產(chǎn)品描述

設備主要利用微波測試原理，非接觸測試半導體材料，石墨烯，透明導電膜，碳納米管，金屬等材料的電學特性。可實現(xiàn)單點測試，亦可以實現(xiàn)面掃描的測試功能，具有快速，無損，準確等優(yōu)勢，可用于材料研發(fā)及工藝的監(jiān)測及質(zhì)量控制。

1.1 工作原理

非接觸Hall測試是一種利用微波原理來測試外延片載流子遷移率的測試方法，該方法在測試時利用微波源發(fā)射微波通過波導將微波傳輸至測試樣品表面，在磁場作用下具有不同遷移率的樣品對微波的反射效果不同，通過探測反射的微波功率再將其轉(zhuǎn)化為對應的電導張量，從而建立模型可以計算出HEMT結(jié)構(gòu)的載流子濃度和遷移率。具體是設備通過微波發(fā)生器產(chǎn)生10 GHz的微波，入射樣品表面的TE10模的微波，會從測試樣品表面處產(chǎn)生兩種模式的反射波，一種是和入射波相同模式和極化的TE10反射波，通過探測反射回來的TE10波的功率，通過計算可得測試樣品的方塊電阻；另外一種反射波是TE11模的波，它是TE10波到達樣品表面時，由于樣品在磁場作用下的霍爾效應將TE10模旋轉(zhuǎn)90°以TE11模的波返回，通過探測此TE11模微波的功率，通過計算可得出測試樣品的載流子遷移率。

該系統(tǒng)使用一個工作在10 GHz的低功率微波源，耦合到一個波導網(wǎng)絡，以便將功率引導到被測樣品的表面。波導網(wǎng)絡的設計是這樣允許檢測和測量TE10和TE11的傳播模式。

正常的TE10入射波用于產(chǎn)生從被測樣品中返回的兩種反射波。第one波，即反射功率，從樣本中返回的反射功率，與入射波處于相同的模式或偏振狀態(tài)。該反射波的功率被檢測、測量，并根據(jù)波導系統(tǒng)的總阻抗來計算樣品片電阻

樣品返回的第二波是由樣品在磁場影響下的“霍爾效應”引起的TE11模式。正常的TE10入射波通過這種效應旋轉(zhuǎn)90度，這個功率，即霍爾功率，由系統(tǒng)檢測和測量，并用于計算遷移率和載流板密度的剩余輸運特性，HALL測試示意圖如圖2-1所示。

1.2 測試干擾因素

A.不同溫度對測試樣品的方阻及遷移率有影響，測試環(huán)境需恒溫；

B.不同光強對樣品的遷移率測試結(jié)果有影響，測試過程中應關閉設備的遮光罩；

C.振動、磁場、靜電等測試環(huán)境可對遷移率測試結(jié)果產(chǎn)生影響，測試過程應采取嚴格的屏蔽措施；

D.樣品表面、吸附載物臺上的顆粒沾污會影響遷移率測試的準確性，測試時應確保樣品表面及吸附載物臺上無直徑大于10μm的大顆粒沾污。

1.3測試結(jié)果計算

當TE10模微波傳輸至樣品表面時，在無磁場情況下時，由于樣品與波導特征阻抗不匹配，產(chǎn)生反射，微波反射率與樣品特征阻抗呈如下關系：

上式里面R---微波反射率

       Zo---波導特征阻抗

       Zs---樣品阻抗

微波反射功率RP和入射功率FP的比值為：

樣品方阻：

式中h---樣品厚度。

當TE10模微波傳輸至樣品表面時，在磁場作用下，樣品的霍爾效應使電導張量發(fā)生偏轉(zhuǎn)，TE10極化方向的電導張量為σxx，TE11極化方向的電導張量為σxy，則：

式中H---磁場強度。

根據(jù)霍爾效應原理，載流子遷移率可由下式計算得出：

二、儀器主要特點

本儀器適用于遷移率量測范圍在100 cm2 /V•s ～ 3000 cm2 /V•s 的射頻 GaN HEMT 外延片。

本儀器為非接觸，非損傷測試，具有測試速度快，重復性佳，測試敏感性高，可以直接測試產(chǎn)品片等優(yōu)點。

三、儀器技術指標

儀器技術主要指標如表3-1所示。

表3-1