결과보고서 - Hall Effect

목차

1. 서론

2. 이론적 배경
2.1 홀 효과 (Hall Effect)
2.2 Lorentz Force
2.3 옴 접촉 (Ohmic contact)
2.4 Van der Pauw Method
2.5 반도체 (Semi-Conductor)
2.6 밴드 갭 (Band Gap)
2.7 캐리어농도 (Carrier concentration)

3. 실험 장치 및 방법
3.1 실험장치
3.2 실험방법

4. 실험결과

5. 실험결과에 대한 고찰

6. 결론

Nomenclature
Reference

본문내용

1. 서론
홀효과(Hall Effect)는 전류가 흐르는 도선이 자기장 내에 위치할 때, 자기장과 전류 모두에 직각방향으로 전기장이 나타나는 현상을 의미한다. 이때의 전압을 홀 전압(Hall Voltage)라 하며 이 현상은 로렌츠 힘(Lorentz Force)에 의해 발생한다. 반도체에서 전류가 흐르기 위해서는 실리콘(Si)과 같은 14족 원소에 13족이나 15족 원소를 첨가하는데, 이를 도핑(Doping)이라고 한다. 이 때 반도체 내에는 전자(Electron)이나 정공(Hole)이 전하운반자로서 작용하여 전류를 흐르게 하는데, 전자가 전하운반자인 반도체를 n-type, 정공이 전하운반자인 반도체를 p-type이라 한다.
이번 실험에서는 홀 전압을 측정하여 홀 효과의 원리를 이해하고, 캐리어의 이동도와 이동도의 농도를 알아본다. 또한 실험결과를 통하여 이동도와 농도를 직접 계산하여 실험으로 나온 값과 이론적으로 나온 값의 비교를 통해 전하운반자의 종류가 무엇인지 알아본다.

2. 이론적 배경
2.1 홀 효과 (Hall Effect)
1879년 Edwin. H. Hall은 실험하는 도중 자기장내에 놓여 있는 도선에 전류가 흐를 때 전류와 자기장 각각에 직각인 방향으로 전위차가 생기는 것을 알아내었다. 이 현상은 자기장에 놓인 고체에 자기장과 수직인 전류가 흐를 때 전기장과 자기장에 의하여 고체내부에 횡단방향의 전기장이 생성되는 현상인데, 이를 홀 효과(Hall Effect)라고 하고 이때의 전압을 홀 전압(Hall Voltage)라 한다. 아래 식은 홀 전압을 이론적으로 계산할 때 사용하는 식이다.

홀 효과 실험에서 금속 내부에 움직일 수 있는 전하는 자유전자임을 알 수 있으며 이를 이용하여 전자밀도를 구할 수 있다. 이처럼 홀 효과는 오늘날에도 금속이나 반도체에서 전하운반자의 부호와 전하밀도를 측정하는데 사용된다.

참고 자료

William D. Callister, David G. Rethwisch, Materials science and Eingineering 8th edition, Wiley, p.840~843, p865.
Donald A. Neame, Semiconductor physics and devices 4th edition, MacGraw-Hills, p.158, 178.
T.A Fjeldly, T.Ytterdal, M.S. Shur, Introduction to Device Modeling and Circuit Simulation, Wiley, New York, 1998
Campbell, Science and Engineering of Microelectronic Fabrications, Oxford University Press, 2001
Wolfgang Bauer, University Physics with Modern Physics, McGraw-Hill Higher Education, 2010
http://a-a.co.kr/board/bbs/board.php?bo_table=product65&wr_id=3
http://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect