[發明專利]霍爾及氣敏測量裝置

有效

• 申請號: 201110442319.6
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN103176146A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 康升紅;吳兵;李廣海
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12;G01N27/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生;王挺

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，尤其是一種霍爾及氣敏測量裝置。

背景技術

基于導體或半導體中的載流子在磁場中運動時受洛侖茲(Lorentz)力偏轉會在其橫向出現一個電壓的霍爾效應，通過霍爾參數的測量可以得到被測導體或半導體中載流子的濃度、種類、遷移率、禁帶寬度以及雜質電離能等信息，從而可進一步地判斷出被測導體或半導體的導電機制及散射機制。為此，人們為了獲得導體或半導體的霍爾參數，做出了各種努力，如在2002年8月21日公開的中國發明專利申請公開說明書CN?1365007A中披露的一種“測量霍爾效應的裝置和方法”。說明書中提及的測量霍爾效應的裝置包括與導軌連接的基座上置有的樣品座，以及位于導軌軌跡兩側的一對永磁體、與樣品座電連接的作為測量部件的主體；測量霍爾效應的方法包括將樣品插入至永磁體之間，并把樣品的四個端子順序地設置為兩個輸入端和兩個輸出端，且在調節恒定電流的極性的同時，測量從樣品輸出的霍爾電壓和樣品的輸入電壓等。但是，無論是測量霍爾效應的裝置，還是其方法，都存在著不足之處，首先，裝置僅能測量樣品的霍爾參數，無法測得樣品的氣敏特性，更無法同時測定樣品在相同的環境下——同一的溫度、氣壓、氣氛、濃度和磁場下的霍爾參數和氣敏特性；其次，測量方法也只是能測得樣品的霍爾參數。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種能于相同環境下同時測試樣品的霍爾參數和氣敏特性的霍爾及氣敏測量裝置。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：霍爾及氣敏測量裝置包括與導軌連接的基座上置有的樣品座、與樣品座電連接的測量部件和位于導軌軌跡兩側的一對永磁體，特別是，

所述基座與導軌之間為動配合連接；

所述樣品座為與真空室相連通的樣品室，所述樣品室中置有與所述測量部件電連接的接線器和與測控部件的輸出端電連接的電加熱器，所述真空室分別與真空部件和配氣部件相連通；

所述一對永磁體為與電磁部件的輸出端電連接的一對線圈；

所述真空部件和配氣部件的控制端、電磁部件的輸入端與測控部件的輸出端電連接，所述測控部件的輸入端與測量部件的輸出端電連接，用于測試樣品的霍爾參數和氣敏特性。

作為霍爾及氣敏測量裝置的進一步改進，所述的測量部件為Keithley?Instruments?Inc.公司的型號為Keithley?4200的半導體綜合測試儀；所述的真空部件由串接的機械真空泵和渦輪分子泵組成；所述的配氣部件由與氣源相連通的、受布朗克豪斯特高科公司的型號為F-200的氣體質量流量控制器控制的控制閥門組成；所述的測控部件為微型計算機，或單片機；所述的線圈套裝有與冷卻部件相連通的冷卻管；所述的一對線圈之間的間隙為≥6cm，其電磁均勻區的長度和寬度均為≥3cm；所述的一對線圈之間置有其輸出端經接口電路與微型計算機電連接的磁場探測器；所述的真空部件和配氣部件的控制端、電磁部件的輸入端經RS-232通訊卡與微型計算機電連接；所述的微型計算機經GPIB控制卡與測量部件的輸出端電連接；所述的微型計算機經RS-485通訊卡和型號為AI808P的溫度控制儀與電加熱器電連接。

相對于現有技術的有益效果是，采用在與導軌連接的基座上置有的樣品座、與樣品座電連接的測量部件和位于導軌軌跡兩側的一對永磁體的基礎上，將基座與導軌之間設置為動配合連接，并使樣品座為與真空室相連通的樣品室，樣品室中置有與測量部件電連接的接線器和與測控部件的輸出端電連接的電加熱器，真空室分別與真空部件和配氣部件相連通，同時使一對永磁體為與電磁部件的輸出端電連接的一對線圈，真空部件和配氣部件的控制端、電磁部件的輸入端與測控部件的輸出端電連接，測控部件的輸入端與測量部件的輸出端電連接的技術方案，使其既能對樣品單獨進行霍爾參數的測試，從而獲知樣品的載流子濃度的高低、對電導起主要貢獻的載流子是空穴型還是電子型；又能僅對樣品，尤其是納米結構樣品進行氣敏特性的測試，以客觀地評價納米結構材料的氣敏性能；還能于相同的環境下——同一的溫度、氣壓、氣氛和濃度下，在測量樣品的氣敏特性的同時，通過對霍爾參數的測量，研究材料的載流子輸運特性，用于評價納米結構材料的物理性能，利用霍爾效應探討作為氣敏材料的樣品在一定的溫度和氣體濃度下的氣敏機制，解決氣敏材料的選擇性和穩定性難題，為發展新型的納米結構氣敏傳感器提供理論基礎和指導意見。