一、 產品描述
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。可實現單點測試，亦可以實現面掃描的測試功能，具有快速，無損，準確等優勢，可用于材料研發及工藝的監測及質量控制。
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化為對應的電導張量，從而建立模型可以計算出HEMT結構的載流子濃度和遷移率。具體是設備通過微波發生器產生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。
該系統使用一個工作在10 GHz的低功率微波源，耦合到一個波導網絡，以便將功率引導到被測樣品的表面。波導網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。該反射波的功率被檢測、測量，并根據波導系統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90度，這個功率，即霍爾功率，由系統檢測和測量，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，測試環境需恒溫；
B.不同光強對樣品的遷移率測試結果有影響，測試過程中應關閉設備的遮光罩；
C.振動、磁場、靜電等測試環境可對遷移率測試結果產生影響，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生偏轉，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，可以直接測試產品片等優點。
三、儀器技術指標
儀器技術主要指標如表3-1所示。
表3-1
規格 | 描述 |
載流子遷移率測試范圍 | 100~20000cm2/V-sec |
方塊電阻測試范圍 | 100-3000Ω/sq |
載流子濃度 | 1E11 - 1E14 |
載流子遷移率動態重復性 | ≤2% |
載流子遷移率靜態重復性 | ≤1% |
載流子遷移率測試準確性 | ±10% |
方塊電阻測試動態重復性 | ≤2% |
方塊電阻靜態重復性 | ≤1% |
方塊電阻測試準確性 | ±10% |
測試樣品允許厚度 | 200-1500μm |
測試樣片尺寸 | 2” - 8” |
磁感應強度 | 1.0T 可刪除可反轉 |
軟件要求 | 自動輸出包含Mapping,二維等高線圖3D圖的報告 |
自動傳送測試能力 | 可選配 |
