ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ＣＮ１２－１３５２ Ｎ

实　 　 验　 　 室　 　 科　 　 学

ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ　 ＳＣＩＥＮＣＥ第 ２１ 卷　 第 ３ 期　 ２０１８ 年 ６ 月

Ｖｏｌ1049008 ２１　 Ｎｏ1049008 ３ 　 Ｊｕｎ1049008 ２０１８

基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

梁李敏 解新建

（河北工业大学 材料科学与工程学院 天津　 ３００１３０）

摘　 要 霍尔效应在半导体材料电学性能的检测中具有重要的应用 通过对材料的测试可以得到材料的载流

子浓度 迁移率 导电类型等基本参数 为了满足本科实验教学课程中开设综合性实验的要求 针对霍尔效

应测试仪测试样品种类受限的问题 在吉时利仪表和电磁铁硬件的基础上基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台设计了霍尔效应

测试系统 实测结果表明所设计的霍尔效应测试系统可以满足低阻和高阻半导体材料的基本电学性能测试的

要求 适应半导体材料的发展 丰富了综合实验的内容 提高了学生的综合能力和创新意识关键词 霍尔效应 ＬａｂＶＩＥＷ 低阻和高阻半导体

中图分类号Ｏ４８４５　 　 文献标识码Ａ　 　 ｄｏｉ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１６７２－４３０５２０１８０３００８

Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ

ＬＩＡＮＧ Ｌｉ－ｍｉｎ ＸＩＥ Ｘｉｎ－ｊｉａｎ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０ Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｈａｄ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂａｓｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃａｒｒｉｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅｔｅｓｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｔｔｉｎｇ ｕｐ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅｓ ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｒｔｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓｉｎ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｈｅ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｈａｌｌ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｏｒ ｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈａｌｌ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｄａｐｔｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｕｒｓｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓrsquo ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｒｅａｔｉｖｅ ｍｉｎｄｓｅｔＫｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ＬａｂＶＩＥＷ ｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　

基金项目河北省教育厅项目（项目编号ＧＣＣ２０１４０２３）

　 　 半导体材料电学性质的检测在本科实验教学和

半导体材料科学研究中占有重要的地位因此对于

半导体材料电学性质测试方法的研究也成为相当重

要的研究课题［１－ ３ ］ 霍尔效应可以用来测量半导体

材料的电阻率载流子浓度迁移率和霍尔系数等参

数［４ －６ ］霍尔效应测试仪是理解和研究半导体器件

和半导体材料电学性能的重要测试设备之一目前本科实验教学中的霍尔效应测试仪所对

应的样品一般为固定好的内置样品或者几个确定的

样品检测样品的种类受到限制 另外霍尔效应测

试仪的磁场和测试样品的电源功率较小仅能测试

低阻的半导体如硅锗砷化镓等材料 随着现在半

导体材料发展的多样化半导体薄膜材料越来越重

要且向宽禁带薄膜材料发展 半导体薄膜材料的

电阻主要分为低阻和高阻两大类一般对于窄带半

导体来说其薄膜为低阻但越来越重要的宽禁带材

料则对应高阻 高阻样品的检测需要较大的磁场和

较高的测试电流也就是需要测试样品的电源功率

要高 因此目前高校实验教学所用的霍尔效应测

试仪远不能满足半导体专业学生对半导体材料电学

性能测试的要求以前本科教学课程开设的实验主要是要求学生

掌握实验原理和能够进行简单的样品检测 但是随

着实验教学改革的发展实验教学的要求已经发生

了变化 当前本科教学要求结合科学实际发展开设

综合性实验要求学生了解样品制备样品测试以及

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

数据分析等一系列流程 实验样品的多样性对电学

性能的检测设备提出了更高的要求因此原来本科

教学中的霍尔效应测试仪已经远不能满足课程实验

的要求针对上述问题本文设计了一种在吉时利仪表

和电磁铁基础上基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台下的霍尔效应

测试系统集硬件控制自动数据采集并实时显示于

一体 克服了目前本科实验教学中霍尔效应测试仪

的不足可以同时满足低阻和高阻半导体薄膜材料

或器件的测量 该测试系统可以测量半导体样品的

霍尔系数电阻率电导率导电类型迁移率和载流

子浓度等为半导体材料电学性质的测量提供了一

套比较完备的高稳定性可扩展的测量平台

１　 测试原理

霍尔效应的实质是带电粒子在磁场中受洛伦兹

力的作用而发生偏转的现象 将厚度为ｄ 的样品放

置于外磁场Ｂ 中如图 １ 所示样品中通入电流 Ｉ 载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用发生偏转在样品垂直于电流的方向上产生霍尔电势差被称为

霍尔电压

ＶＨ ＝ ＲＨＩＢｄ

（１）

电流Ｉ 和载流子浓度之间存在一定的关系如果样品为 ｎ 型半导体载流子偏转方向与洛伦兹力

的方向相反因此可以用来判断材料的导电类型如果样品为 ｐ 型半导体则电流为

Ｉ ＝ ｐｑｖｗｄ （２）因此ｐ 型半导体的霍尔电压为

ＶＨ ＝ ＩＢｐｑｄ

（３）

本文中的霍尔电压采用范德堡方法来计算［ ７ ］范德堡测试方法对样品的形状没有要求因而更具

实际意义 图 １ 给出了该方法的测量原理 在半导

体样品上制作四个对称电极电极 Ｍ 和电极 Ｏ 对样

品输出一个电流Ｉ ｏ电极 Ｐ 和电极 Ｎ 作为测量电压

采集端得到电压Ｖ Ｈ１ 由于在霍尔测量过程中伴随着热磁副效应叠加在测量值Ｖ Ｈ１上引起测量误

差 为了避免这些误差将电流 Ｉ 反向测量 ＰＮ 两

端得到一个电压Ｖ Ｈ２然后将样品进行 １８０ 度的翻

转重复上述步骤得到电压Ｖ Ｈ３和Ｖ Ｈ４ 霍尔电压

可按下列公式确定

ＶＨ ＝ＶＨ１ － ＶＨ２ ＋ ＶＨ３ － ＶＨ４

４（４）

I

V

图 １　 范德堡方法测量薄膜电阻原理图

测量出霍尔电压以后霍尔系数载流子迁移率

和载流子浓度等都可以根据公式推导出来［８］

２　 设计原理

ＬａｂＶＩＥＷ 是由 ＮＩ 公司推出的虚拟仪器开发平

台是先进的工业化标准图形化编程工具［ ９ －１ １ ］ＬａｂＶＩＥＷ 语言采用图形化编辑语言程序是以框图

的形式代替了传统的冗长的程序代码比传统的程

序设计语言更加简洁方便开发周期短［ １２ ］ 本文

中测试系统开发采用的是 ＬａｂＶＩＥＷ８５霍尔效应测试系统硬件部分主要由英普磁电出

品的 ｓｂ－１３０ 型电磁铁吉时利 ６２２１Ａ 电源表吉时

利 ２１８２Ａ 纳伏表和计算机四部分组成如图 ２ 所

示 电磁铁的线圈激励电流由可编程磁铁电源提

供吉时利 ６２２１Ａ 电源表对样品提供测试电流２１８２Ａ 纳伏表测量在磁场中样品的霍尔电压采集

数据最后输入计算机进行处理和显示 硬件系统的

测量范围和精度如表 １ 所示该系统测量的电阻范

围为 １０ｎΩ～１００ＭΩ可以同时满足低阻和高阻样品

的测量

图 ２　 实验仪器简图

７２

表 １　 硬件系统的测量范围和精度

硬件 测量范围 最小精度

磁场测量 ＜１５Ｔ １times１０－５

测试电流 １０ｐＡ～１００ｍＡ １０ｐＡ

输出电压 １００ｍＶ～１００Ｖ １００ｍＶ

电阻测量 １０ｎΩ～１００ＭΩ １０ｎΩ

图 ３　 ＬａｂＶＩＥＷ 平台下霍尔效应测试软件流程图

硬件系统的控制软件选择 ＬａｂＶＩＥＷ 来开发霍尔效应测试系统的软件流程图如图 ３ 所示 软件

的功能模块主要包括数据输入模块磁场升降模块输出电流模块电压测量模块图像及数据显示模块

和数据存储模块 磁场的升降模块分为磁场上升和

磁场下降两部分在上升模块中磁场不能骤然升到

规定值激励电流需要慢慢的增加上升到设定的激

励电流程序中通过控制 Ｗｈｉｌｅ 循环的次数来达到

设定值下降程序使用 Ｆｏｒ 循环结构的循环次数来

达到下降磁场 各个控制模块之间相对独立共同

完成了仪器的驱动测试数据的采集和处理另外

对于超出量程或者错误操作等即时报错避免引起

人员和仪器的损害

３　 测试应用

利用霍尔效应测试系统对稀土离子 Ｄｙ 注入的

ＧａＮ 样品进行了测试样品 １ ～ ３ 为 Ｄｙ 离子注入的

ＧａＮ 样品Ｄｙ 离子分低能量和高能量两次注入以使

注入 Ｄｙ 离子在样品中的分部更均匀 样品 ４ ～ ６ 为

Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入的 ＧａＮ 样品 ＧａＮ 样品厚度

为 ３μｍＤｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件如表 ２ 所示

表 ２　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件

Ｄｙ 离子注入 Ｃ 离子注入

样品 能量 剂量 能量 剂量 能量 剂量

ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２

样品 １ １５０ ２times１０１４ ３００ ４times１０１４

样品 ２ １５０ ２times１０１４ ３００ ７times１０１４

样品 ３ １５０ ２times１０１４ ３００ １times１０１５

样品 ４ １５０ ２times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ５ １５０ ５times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ６ １５０ ８times１０１４ ５０ ２times１０１４

表 ３　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的相关测试结果

样品 霍尔电压 电阻率载流子

浓度霍尔系数 迁移率

ｍＶΩlowastｍ ｃｍ－３ ｍ３ Ｃ ｃｍ２ Ｖｓ

样品 １ ０１８ ０００１６ ７５times１０１７ ８２３ ５２３８

样品 ２ ０５８ ０００１８ ２３times１０１８ ２６５ １４７

样品 ３ ０２１ ００００７ ６４times１０１８ ０９６ １３７１

样品 ４ ０１０ ０００２１ １２times１０１７ ４９９５ ２３７７

样品 ５ ０４０ ０００１４ ３３times１０１７ １８７ １３８８

样品 ６ ０４８ ０００３３ ２８times１０１８ ２２２ ６５６

　 　 测试过程中磁场为 ０２５Ｔ测试电流为 ２５μＡ表 ３ 给出了霍尔测试系统的相关测试结果 样品 １

８２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

～３ 第一次 Ｄｙ 离子注入能量和计量相同载流子浓

度随着第二次 Ｄｙ 注入剂量的增加而升高载流子

迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增加而降低 样品 ４～６ 采用 Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入Ｃ 离子注入的能量

和计量不变载流子浓度随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而升高载流子迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而降低 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的载流子浓度和

迁移率的变化符合离子注入 ＧａＮ 样品的变化规律因此该系统可以用来检测半导体薄膜样品的相关

电学参数

４　 结语

基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台设计了霍尔效应测试系统该测试系统具有较宽的测试磁场和测试电流可以

对低阻和高阻的半导体薄膜样品进行相关电学参数

测试 利用该系统对 Ｄｙ 离子注入的 ＧａＮ 样品进行

了测试结果表明该测试平台能够方便快速地测量

半导体薄膜材料的电学参数该设备可以满足本科

教学开放性实验的要求能开拓学生视野提高学生

的综合能力激发学生的学习兴趣

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］ 　 高晓虎王昆林关于霍尔效应特性的实验研究［Ｊ］ 电子世界２０１４（４）２２１

［２］ 　 杨洁霍尔效应测量半导体特性参数中副效应的消除方法［ Ｊ］

潍坊学院学报２０１０１０（６）３２－３４［３］ 　 李建昌王永简晓慧等半导体表面电学特性微观四点探针

测试技术研究进展［Ｊ］ 真空２０１１４８（１）１－７［４］ 　 李建昌王永王丹等半导体电学特性四探针测试技术的研

究现状［Ｊ］ 真空２０１１４８（３）１－７［５］ 　 曹洪ＤＨ４５１２ 型霍尔效应实验仪的参数标定［ Ｊ］ 大学物理实

验２０１７３０（２）２１－２４［６］ 　 罗明海韩亚萍张凯等双因素方差分析模型在霍尔测量中

的应用［Ｊ］ 大学物理实验２０１１２４（６）９０－９２［７］ 　 朱俊杰刘磁辉林碧霞等范德堡方法在 ＺｎＯ 薄膜测试中的

应用［Ｊ］ 发光学报２００４２５（３）３１７－３１８［８］ 　 潘留仙徐勇利用霍尔效应区分 Ｐ 型与 Ｎ 型半导体的理论诠

释［Ｊ］ 广西物理１９９６１７（４）４－７［９］ 　 郭占山王增浩牟能ＧＰＩＢ 仪器标准及测试系统组成［ Ｊ］ 仪

器仪表用户２００２９（１）３９－４１［１０］ 　 陈树学刘萱 ＬａｂＶＩＥＷ 宝典［Ｍ］北京电子工业出版社

２０１１［１１］ 　 杨乐平李海涛ＬａｂＶＩＥＷ 程序设计与应用［Ｍ］北京电子工

业出版社２００１［１２］ 　 林曼虹张诚刘朝辉等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 的霍尔效应仿真实

验设计与实现［Ｊ］ 大学物理２０１５３４（７）２６－２９

收稿日期２０１８－０１－０５修改日期２０１８－０３－１５作者简介梁李敏（１９８１－）女山西晋城人博士实验师

主要研究方向为半导体光电性能材料测试与

分析

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979（上接第 ２５ 页）［２］ 　 刘胜苏旭王宇超等水翼双体船纵摇 升沉鲁棒 Ｈ＿２ Ｈ＿infin

控制研究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十

二届中国控制会议论文集（Ｂ 卷）西安第 ３２ 届中国控制会

议２０１３５－１０［３］ 　 李子昀杨理华高速水翼船运动姿态控制研究［Ｊ］ 船舶工程

２０１３３５（３）１０－１５［４］ 　 王宇超刘胜苏旭水翼双体船纵向运动鲁棒增益调度控制研

究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十三届中

国控制会议论文集（Ｂ 卷）南京第 ３３ 界中国控制会议２０１４５－１１

［５］ 　 吴小泽王钦若陈填锐等非线性船舶动力定位系统反步控

制器设计［Ｊ］ 测控技术２０１４３３（６）６０－６３［６］ 　 胡忠辉船舶航向运动非线性自适应及优化控制方法研究

［Ｄ］哈尔滨哈尔滨工程大学２０１３４４－６７［７］ 　 王岩欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究［Ｄ］哈尔滨哈

尔滨工程大学２０１３２３－３０［８］ 　 ＭＯＨＡＭＭＥＤ ＳＨＵＯ ＷＨＵＡＮＧＪｅｔ ａｌ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ

ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｈｕｍａｎ－ｄｒｉｖｅｎ ｋｎｅｅ ｊｏｉｎｔｏｒｔｈｏｓｉｓ［Ｊ］ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ２０１６７５（９）４１－

４９［９］ 　 ＣＨＥＮ ＨＳＯＮＧ ＪＣＨＥＮ ＹＴｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ ｃａｔ

ａｍａｒａｎ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ［ Ｃ］ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ（ＴＣＣＴ）Ｔｈｅ ３４ｔｈ ＣｈｉｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＰａｐｅｒｓＨａｎｇ ＺｈｏｕＴｈｅ ３４ｔｈ Ｃｈｉｎｅｓｅ ＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１５３５－４０

收稿日期２０１７－０７－２６修改日期２０１７－０９－２９作者简介陈虹丽（１９６３－）女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

10509051050905

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

10509051050905

1051033 1051033

10510331051033

投稿注意

撰写稿件使用本期刊官方网站ldquoｈｔｔｐ ｌａｂｓｃｉｎａｎｋａｉｅｄｕｃｎrdquo提供的 Ｗｏｒｄ 模板

９２

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

数据分析等一系列流程 实验样品的多样性对电学

性能的检测设备提出了更高的要求因此原来本科

教学中的霍尔效应测试仪已经远不能满足课程实验

的要求针对上述问题本文设计了一种在吉时利仪表

和电磁铁基础上基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台下的霍尔效应

测试系统集硬件控制自动数据采集并实时显示于

一体 克服了目前本科实验教学中霍尔效应测试仪

的不足可以同时满足低阻和高阻半导体薄膜材料

或器件的测量 该测试系统可以测量半导体样品的

霍尔系数电阻率电导率导电类型迁移率和载流

子浓度等为半导体材料电学性质的测量提供了一

套比较完备的高稳定性可扩展的测量平台

１　 测试原理

霍尔效应的实质是带电粒子在磁场中受洛伦兹

力的作用而发生偏转的现象 将厚度为ｄ 的样品放

置于外磁场Ｂ 中如图 １ 所示样品中通入电流 Ｉ 载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用发生偏转在样品垂直于电流的方向上产生霍尔电势差被称为

霍尔电压

ＶＨ ＝ ＲＨＩＢｄ

（１）

电流Ｉ 和载流子浓度之间存在一定的关系如果样品为 ｎ 型半导体载流子偏转方向与洛伦兹力

的方向相反因此可以用来判断材料的导电类型如果样品为 ｐ 型半导体则电流为

Ｉ ＝ ｐｑｖｗｄ （２）因此ｐ 型半导体的霍尔电压为

ＶＨ ＝ ＩＢｐｑｄ

（３）

本文中的霍尔电压采用范德堡方法来计算［ ７ ］范德堡测试方法对样品的形状没有要求因而更具

实际意义 图 １ 给出了该方法的测量原理 在半导

体样品上制作四个对称电极电极 Ｍ 和电极 Ｏ 对样

品输出一个电流Ｉ ｏ电极 Ｐ 和电极 Ｎ 作为测量电压

采集端得到电压Ｖ Ｈ１ 由于在霍尔测量过程中伴随着热磁副效应叠加在测量值Ｖ Ｈ１上引起测量误

差 为了避免这些误差将电流 Ｉ 反向测量 ＰＮ 两

端得到一个电压Ｖ Ｈ２然后将样品进行 １８０ 度的翻

转重复上述步骤得到电压Ｖ Ｈ３和Ｖ Ｈ４ 霍尔电压

可按下列公式确定

ＶＨ ＝ＶＨ１ － ＶＨ２ ＋ ＶＨ３ － ＶＨ４

４（４）

I

V

图 １　 范德堡方法测量薄膜电阻原理图

测量出霍尔电压以后霍尔系数载流子迁移率

和载流子浓度等都可以根据公式推导出来［８］

２　 设计原理

ＬａｂＶＩＥＷ 是由 ＮＩ 公司推出的虚拟仪器开发平

台是先进的工业化标准图形化编程工具［ ９ －１ １ ］ＬａｂＶＩＥＷ 语言采用图形化编辑语言程序是以框图

的形式代替了传统的冗长的程序代码比传统的程

序设计语言更加简洁方便开发周期短［ １２ ］ 本文

中测试系统开发采用的是 ＬａｂＶＩＥＷ８５霍尔效应测试系统硬件部分主要由英普磁电出

品的 ｓｂ－１３０ 型电磁铁吉时利 ６２２１Ａ 电源表吉时

利 ２１８２Ａ 纳伏表和计算机四部分组成如图 ２ 所

示 电磁铁的线圈激励电流由可编程磁铁电源提

供吉时利 ６２２１Ａ 电源表对样品提供测试电流２１８２Ａ 纳伏表测量在磁场中样品的霍尔电压采集

数据最后输入计算机进行处理和显示 硬件系统的

测量范围和精度如表 １ 所示该系统测量的电阻范

围为 １０ｎΩ～１００ＭΩ可以同时满足低阻和高阻样品

的测量

图 ２　 实验仪器简图

７２

表 １　 硬件系统的测量范围和精度

硬件 测量范围 最小精度

磁场测量 ＜１５Ｔ １times１０－５

测试电流 １０ｐＡ～１００ｍＡ １０ｐＡ

输出电压 １００ｍＶ～１００Ｖ １００ｍＶ

电阻测量 １０ｎΩ～１００ＭΩ １０ｎΩ

图 ３　 ＬａｂＶＩＥＷ 平台下霍尔效应测试软件流程图

硬件系统的控制软件选择 ＬａｂＶＩＥＷ 来开发霍尔效应测试系统的软件流程图如图 ３ 所示 软件

的功能模块主要包括数据输入模块磁场升降模块输出电流模块电压测量模块图像及数据显示模块

和数据存储模块 磁场的升降模块分为磁场上升和

磁场下降两部分在上升模块中磁场不能骤然升到

规定值激励电流需要慢慢的增加上升到设定的激

励电流程序中通过控制 Ｗｈｉｌｅ 循环的次数来达到

设定值下降程序使用 Ｆｏｒ 循环结构的循环次数来

达到下降磁场 各个控制模块之间相对独立共同

完成了仪器的驱动测试数据的采集和处理另外

对于超出量程或者错误操作等即时报错避免引起

人员和仪器的损害

３　 测试应用

利用霍尔效应测试系统对稀土离子 Ｄｙ 注入的

ＧａＮ 样品进行了测试样品 １ ～ ３ 为 Ｄｙ 离子注入的

ＧａＮ 样品Ｄｙ 离子分低能量和高能量两次注入以使

注入 Ｄｙ 离子在样品中的分部更均匀 样品 ４ ～ ６ 为

Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入的 ＧａＮ 样品 ＧａＮ 样品厚度

为 ３μｍＤｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件如表 ２ 所示

表 ２　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件

Ｄｙ 离子注入 Ｃ 离子注入

样品 能量 剂量 能量 剂量 能量 剂量

ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２

样品 １ １５０ ２times１０１４ ３００ ４times１０１４

样品 ２ １５０ ２times１０１４ ３００ ７times１０１４

样品 ３ １５０ ２times１０１４ ３００ １times１０１５

样品 ４ １５０ ２times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ５ １５０ ５times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ６ １５０ ８times１０１４ ５０ ２times１０１４

表 ３　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的相关测试结果

样品 霍尔电压 电阻率载流子

浓度霍尔系数 迁移率

ｍＶΩlowastｍ ｃｍ－３ ｍ３ Ｃ ｃｍ２ Ｖｓ

样品 １ ０１８ ０００１６ ７５times１０１７ ８２３ ５２３８

样品 ２ ０５８ ０００１８ ２３times１０１８ ２６５ １４７

样品 ３ ０２１ ００００７ ６４times１０１８ ０９６ １３７１

样品 ４ ０１０ ０００２１ １２times１０１７ ４９９５ ２３７７

样品 ５ ０４０ ０００１４ ３３times１０１７ １８７ １３８８

样品 ６ ０４８ ０００３３ ２８times１０１８ ２２２ ６５６

　 　 测试过程中磁场为 ０２５Ｔ测试电流为 ２５μＡ表 ３ 给出了霍尔测试系统的相关测试结果 样品 １

８２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

～３ 第一次 Ｄｙ 离子注入能量和计量相同载流子浓

度随着第二次 Ｄｙ 注入剂量的增加而升高载流子

迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增加而降低 样品 ４～６ 采用 Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入Ｃ 离子注入的能量

和计量不变载流子浓度随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而升高载流子迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而降低 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的载流子浓度和

迁移率的变化符合离子注入 ＧａＮ 样品的变化规律因此该系统可以用来检测半导体薄膜样品的相关

电学参数

４　 结语

基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台设计了霍尔效应测试系统该测试系统具有较宽的测试磁场和测试电流可以

对低阻和高阻的半导体薄膜样品进行相关电学参数

测试 利用该系统对 Ｄｙ 离子注入的 ＧａＮ 样品进行

了测试结果表明该测试平台能够方便快速地测量

半导体薄膜材料的电学参数该设备可以满足本科

教学开放性实验的要求能开拓学生视野提高学生

的综合能力激发学生的学习兴趣

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］ 　 高晓虎王昆林关于霍尔效应特性的实验研究［Ｊ］ 电子世界２０１４（４）２２１

［２］ 　 杨洁霍尔效应测量半导体特性参数中副效应的消除方法［ Ｊ］

潍坊学院学报２０１０１０（６）３２－３４［３］ 　 李建昌王永简晓慧等半导体表面电学特性微观四点探针

测试技术研究进展［Ｊ］ 真空２０１１４８（１）１－７［４］ 　 李建昌王永王丹等半导体电学特性四探针测试技术的研

究现状［Ｊ］ 真空２０１１４８（３）１－７［５］ 　 曹洪ＤＨ４５１２ 型霍尔效应实验仪的参数标定［ Ｊ］ 大学物理实

验２０１７３０（２）２１－２４［６］ 　 罗明海韩亚萍张凯等双因素方差分析模型在霍尔测量中

的应用［Ｊ］ 大学物理实验２０１１２４（６）９０－９２［７］ 　 朱俊杰刘磁辉林碧霞等范德堡方法在 ＺｎＯ 薄膜测试中的

应用［Ｊ］ 发光学报２００４２５（３）３１７－３１８［８］ 　 潘留仙徐勇利用霍尔效应区分 Ｐ 型与 Ｎ 型半导体的理论诠

释［Ｊ］ 广西物理１９９６１７（４）４－７［９］ 　 郭占山王增浩牟能ＧＰＩＢ 仪器标准及测试系统组成［ Ｊ］ 仪

器仪表用户２００２９（１）３９－４１［１０］ 　 陈树学刘萱 ＬａｂＶＩＥＷ 宝典［Ｍ］北京电子工业出版社

２０１１［１１］ 　 杨乐平李海涛ＬａｂＶＩＥＷ 程序设计与应用［Ｍ］北京电子工

业出版社２００１［１２］ 　 林曼虹张诚刘朝辉等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 的霍尔效应仿真实

验设计与实现［Ｊ］ 大学物理２０１５３４（７）２６－２９

收稿日期２０１８－０１－０５修改日期２０１８－０３－１５作者简介梁李敏（１９８１－）女山西晋城人博士实验师

主要研究方向为半导体光电性能材料测试与

分析

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979（上接第 ２５ 页）［２］ 　 刘胜苏旭王宇超等水翼双体船纵摇 升沉鲁棒 Ｈ＿２ Ｈ＿infin

控制研究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十

二届中国控制会议论文集（Ｂ 卷）西安第 ３２ 届中国控制会

议２０１３５－１０［３］ 　 李子昀杨理华高速水翼船运动姿态控制研究［Ｊ］ 船舶工程

２０１３３５（３）１０－１５［４］ 　 王宇超刘胜苏旭水翼双体船纵向运动鲁棒增益调度控制研

究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十三届中

国控制会议论文集（Ｂ 卷）南京第 ３３ 界中国控制会议２０１４５－１１

［５］ 　 吴小泽王钦若陈填锐等非线性船舶动力定位系统反步控

制器设计［Ｊ］ 测控技术２０１４３３（６）６０－６３［６］ 　 胡忠辉船舶航向运动非线性自适应及优化控制方法研究

［Ｄ］哈尔滨哈尔滨工程大学２０１３４４－６７［７］ 　 王岩欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究［Ｄ］哈尔滨哈

尔滨工程大学２０１３２３－３０［８］ 　 ＭＯＨＡＭＭＥＤ ＳＨＵＯ ＷＨＵＡＮＧＪｅｔ ａｌ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ

ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｈｕｍａｎ－ｄｒｉｖｅｎ ｋｎｅｅ ｊｏｉｎｔｏｒｔｈｏｓｉｓ［Ｊ］ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ２０１６７５（９）４１－

４９［９］ 　 ＣＨＥＮ ＨＳＯＮＧ ＪＣＨＥＮ ＹＴｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ ｃａｔ

ａｍａｒａｎ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ［ Ｃ］ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ（ＴＣＣＴ）Ｔｈｅ ３４ｔｈ ＣｈｉｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＰａｐｅｒｓＨａｎｇ ＺｈｏｕＴｈｅ ３４ｔｈ Ｃｈｉｎｅｓｅ ＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１５３５－４０

收稿日期２０１７－０７－２６修改日期２０１７－０９－２９作者简介陈虹丽（１９６３－）女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

10509051050905

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

10509051050905

1051033 1051033

10510331051033

投稿注意

撰写稿件使用本期刊官方网站ldquoｈｔｔｐ ｌａｂｓｃｉｎａｎｋａｉｅｄｕｃｎrdquo提供的 Ｗｏｒｄ 模板

９２

表 １　 硬件系统的测量范围和精度

硬件 测量范围 最小精度

磁场测量 ＜１５Ｔ １times１０－５

测试电流 １０ｐＡ～１００ｍＡ １０ｐＡ

输出电压 １００ｍＶ～１００Ｖ １００ｍＶ

电阻测量 １０ｎΩ～１００ＭΩ １０ｎΩ

图 ３　 ＬａｂＶＩＥＷ 平台下霍尔效应测试软件流程图

硬件系统的控制软件选择 ＬａｂＶＩＥＷ 来开发霍尔效应测试系统的软件流程图如图 ３ 所示 软件

的功能模块主要包括数据输入模块磁场升降模块输出电流模块电压测量模块图像及数据显示模块

和数据存储模块 磁场的升降模块分为磁场上升和

磁场下降两部分在上升模块中磁场不能骤然升到

规定值激励电流需要慢慢的增加上升到设定的激

励电流程序中通过控制 Ｗｈｉｌｅ 循环的次数来达到

设定值下降程序使用 Ｆｏｒ 循环结构的循环次数来

达到下降磁场 各个控制模块之间相对独立共同

完成了仪器的驱动测试数据的采集和处理另外

对于超出量程或者错误操作等即时报错避免引起

人员和仪器的损害

３　 测试应用

利用霍尔效应测试系统对稀土离子 Ｄｙ 注入的

ＧａＮ 样品进行了测试样品 １ ～ ３ 为 Ｄｙ 离子注入的

ＧａＮ 样品Ｄｙ 离子分低能量和高能量两次注入以使

注入 Ｄｙ 离子在样品中的分部更均匀 样品 ４ ～ ６ 为

Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入的 ＧａＮ 样品 ＧａＮ 样品厚度

为 ３μｍＤｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件如表 ２ 所示

表 ２　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 的注入条件

Ｄｙ 离子注入 Ｃ 离子注入

样品 能量 剂量 能量 剂量 能量 剂量

ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２ ＫｅＶ ｃｍ２

样品 １ １５０ ２times１０１４ ３００ ４times１０１４

样品 ２ １５０ ２times１０１４ ３００ ７times１０１４

样品 ３ １５０ ２times１０１４ ３００ １times１０１５

样品 ４ １５０ ２times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ５ １５０ ５times１０１４ ５０ ２times１０１４

样品 ６ １５０ ８times１０１４ ５０ ２times１０１４

表 ３　 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的相关测试结果

样品 霍尔电压 电阻率载流子

浓度霍尔系数 迁移率

ｍＶΩlowastｍ ｃｍ－３ ｍ３ Ｃ ｃｍ２ Ｖｓ

样品 １ ０１８ ０００１６ ７５times１０１７ ８２３ ５２３８

样品 ２ ０５８ ０００１８ ２３times１０１８ ２６５ １４７

样品 ３ ０２１ ００００７ ６４times１０１８ ０９６ １３７１

样品 ４ ０１０ ０００２１ １２times１０１７ ４９９５ ２３７７

样品 ５ ０４０ ０００１４ ３３times１０１７ １８７ １３８８

样品 ６ ０４８ ０００３３ ２８times１０１８ ２２２ ６５６

　 　 测试过程中磁场为 ０２５Ｔ测试电流为 ２５μＡ表 ３ 给出了霍尔测试系统的相关测试结果 样品 １

８２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

～３ 第一次 Ｄｙ 离子注入能量和计量相同载流子浓

度随着第二次 Ｄｙ 注入剂量的增加而升高载流子

迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增加而降低 样品 ４～６ 采用 Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入Ｃ 离子注入的能量

和计量不变载流子浓度随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而升高载流子迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而降低 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的载流子浓度和

迁移率的变化符合离子注入 ＧａＮ 样品的变化规律因此该系统可以用来检测半导体薄膜样品的相关

电学参数

４　 结语

基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台设计了霍尔效应测试系统该测试系统具有较宽的测试磁场和测试电流可以

对低阻和高阻的半导体薄膜样品进行相关电学参数

测试 利用该系统对 Ｄｙ 离子注入的 ＧａＮ 样品进行

了测试结果表明该测试平台能够方便快速地测量

半导体薄膜材料的电学参数该设备可以满足本科

教学开放性实验的要求能开拓学生视野提高学生

的综合能力激发学生的学习兴趣

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］ 　 高晓虎王昆林关于霍尔效应特性的实验研究［Ｊ］ 电子世界２０１４（４）２２１

［２］ 　 杨洁霍尔效应测量半导体特性参数中副效应的消除方法［ Ｊ］

潍坊学院学报２０１０１０（６）３２－３４［３］ 　 李建昌王永简晓慧等半导体表面电学特性微观四点探针

测试技术研究进展［Ｊ］ 真空２０１１４８（１）１－７［４］ 　 李建昌王永王丹等半导体电学特性四探针测试技术的研

究现状［Ｊ］ 真空２０１１４８（３）１－７［５］ 　 曹洪ＤＨ４５１２ 型霍尔效应实验仪的参数标定［ Ｊ］ 大学物理实

验２０１７３０（２）２１－２４［６］ 　 罗明海韩亚萍张凯等双因素方差分析模型在霍尔测量中

的应用［Ｊ］ 大学物理实验２０１１２４（６）９０－９２［７］ 　 朱俊杰刘磁辉林碧霞等范德堡方法在 ＺｎＯ 薄膜测试中的

应用［Ｊ］ 发光学报２００４２５（３）３１７－３１８［８］ 　 潘留仙徐勇利用霍尔效应区分 Ｐ 型与 Ｎ 型半导体的理论诠

释［Ｊ］ 广西物理１９９６１７（４）４－７［９］ 　 郭占山王增浩牟能ＧＰＩＢ 仪器标准及测试系统组成［ Ｊ］ 仪

器仪表用户２００２９（１）３９－４１［１０］ 　 陈树学刘萱 ＬａｂＶＩＥＷ 宝典［Ｍ］北京电子工业出版社

２０１１［１１］ 　 杨乐平李海涛ＬａｂＶＩＥＷ 程序设计与应用［Ｍ］北京电子工

业出版社２００１［１２］ 　 林曼虹张诚刘朝辉等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 的霍尔效应仿真实

验设计与实现［Ｊ］ 大学物理２０１５３４（７）２６－２９

收稿日期２０１８－０１－０５修改日期２０１８－０３－１５作者简介梁李敏（１９８１－）女山西晋城人博士实验师

主要研究方向为半导体光电性能材料测试与

分析

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979（上接第 ２５ 页）［２］ 　 刘胜苏旭王宇超等水翼双体船纵摇 升沉鲁棒 Ｈ＿２ Ｈ＿infin

控制研究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十

二届中国控制会议论文集（Ｂ 卷）西安第 ３２ 届中国控制会

议２０１３５－１０［３］ 　 李子昀杨理华高速水翼船运动姿态控制研究［Ｊ］ 船舶工程

２０１３３５（３）１０－１５［４］ 　 王宇超刘胜苏旭水翼双体船纵向运动鲁棒增益调度控制研

究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十三届中

国控制会议论文集（Ｂ 卷）南京第 ３３ 界中国控制会议２０１４５－１１

［５］ 　 吴小泽王钦若陈填锐等非线性船舶动力定位系统反步控

制器设计［Ｊ］ 测控技术２０１４３３（６）６０－６３［６］ 　 胡忠辉船舶航向运动非线性自适应及优化控制方法研究

［Ｄ］哈尔滨哈尔滨工程大学２０１３４４－６７［７］ 　 王岩欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究［Ｄ］哈尔滨哈

尔滨工程大学２０１３２３－３０［８］ 　 ＭＯＨＡＭＭＥＤ ＳＨＵＯ ＷＨＵＡＮＧＪｅｔ ａｌ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ

ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｈｕｍａｎ－ｄｒｉｖｅｎ ｋｎｅｅ ｊｏｉｎｔｏｒｔｈｏｓｉｓ［Ｊ］ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ２０１６７５（９）４１－

４９［９］ 　 ＣＨＥＮ ＨＳＯＮＧ ＪＣＨＥＮ ＹＴｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ ｃａｔ

ａｍａｒａｎ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ［ Ｃ］ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ（ＴＣＣＴ）Ｔｈｅ ３４ｔｈ ＣｈｉｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＰａｐｅｒｓＨａｎｇ ＺｈｏｕＴｈｅ ３４ｔｈ Ｃｈｉｎｅｓｅ ＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１５３５－４０

收稿日期２０１７－０７－２６修改日期２０１７－０９－２９作者简介陈虹丽（１９６３－）女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

10509051050905

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10510331051033

投稿注意

撰写稿件使用本期刊官方网站ldquoｈｔｔｐ ｌａｂｓｃｉｎａｎｋａｉｅｄｕｃｎrdquo提供的 Ｗｏｒｄ 模板

９２

梁李敏等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台的霍尔效应测试系统设计

～３ 第一次 Ｄｙ 离子注入能量和计量相同载流子浓

度随着第二次 Ｄｙ 注入剂量的增加而升高载流子

迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增加而降低 样品 ４～６ 采用 Ｄｙ 和 Ｃ 离子共同注入Ｃ 离子注入的能量

和计量不变载流子浓度随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而升高载流子迁移率随 Ｄｙ 离子注入计量的增

加而降低 Ｄｙ 离子注入 ＧａＮ 样品的载流子浓度和

迁移率的变化符合离子注入 ＧａＮ 样品的变化规律因此该系统可以用来检测半导体薄膜样品的相关

电学参数

４　 结语

基于 ＬａｂＶＩＥＷ 平台设计了霍尔效应测试系统该测试系统具有较宽的测试磁场和测试电流可以

对低阻和高阻的半导体薄膜样品进行相关电学参数

测试 利用该系统对 Ｄｙ 离子注入的 ＧａＮ 样品进行

了测试结果表明该测试平台能够方便快速地测量

半导体薄膜材料的电学参数该设备可以满足本科

教学开放性实验的要求能开拓学生视野提高学生

的综合能力激发学生的学习兴趣

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］ 　 高晓虎王昆林关于霍尔效应特性的实验研究［Ｊ］ 电子世界２０１４（４）２２１

［２］ 　 杨洁霍尔效应测量半导体特性参数中副效应的消除方法［ Ｊ］

潍坊学院学报２０１０１０（６）３２－３４［３］ 　 李建昌王永简晓慧等半导体表面电学特性微观四点探针

测试技术研究进展［Ｊ］ 真空２０１１４８（１）１－７［４］ 　 李建昌王永王丹等半导体电学特性四探针测试技术的研

究现状［Ｊ］ 真空２０１１４８（３）１－７［５］ 　 曹洪ＤＨ４５１２ 型霍尔效应实验仪的参数标定［ Ｊ］ 大学物理实

验２０１７３０（２）２１－２４［６］ 　 罗明海韩亚萍张凯等双因素方差分析模型在霍尔测量中

的应用［Ｊ］ 大学物理实验２０１１２４（６）９０－９２［７］ 　 朱俊杰刘磁辉林碧霞等范德堡方法在 ＺｎＯ 薄膜测试中的

应用［Ｊ］ 发光学报２００４２５（３）３１７－３１８［８］ 　 潘留仙徐勇利用霍尔效应区分 Ｐ 型与 Ｎ 型半导体的理论诠

释［Ｊ］ 广西物理１９９６１７（４）４－７［９］ 　 郭占山王增浩牟能ＧＰＩＢ 仪器标准及测试系统组成［ Ｊ］ 仪

器仪表用户２００２９（１）３９－４１［１０］ 　 陈树学刘萱 ＬａｂＶＩＥＷ 宝典［Ｍ］北京电子工业出版社

２０１１［１１］ 　 杨乐平李海涛ＬａｂＶＩＥＷ 程序设计与应用［Ｍ］北京电子工

业出版社２００１［１２］ 　 林曼虹张诚刘朝辉等基于 ＬａｂＶＩＥＷ 的霍尔效应仿真实

验设计与实现［Ｊ］ 大学物理２０１５３４（７）２６－２９

收稿日期２０１８－０１－０５修改日期２０１８－０３－１５作者简介梁李敏（１９８１－）女山西晋城人博士实验师

主要研究方向为半导体光电性能材料测试与

分析

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979（上接第 ２５ 页）［２］ 　 刘胜苏旭王宇超等水翼双体船纵摇 升沉鲁棒 Ｈ＿２ Ｈ＿infin

控制研究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十

二届中国控制会议论文集（Ｂ 卷）西安第 ３２ 届中国控制会

议２０１３５－１０［３］ 　 李子昀杨理华高速水翼船运动姿态控制研究［Ｊ］ 船舶工程

２０１３３５（３）１０－１５［４］ 　 王宇超刘胜苏旭水翼双体船纵向运动鲁棒增益调度控制研

究［Ｃ］ 中国自动化学会控制理论专业委员会第三十三届中

国控制会议论文集（Ｂ 卷）南京第 ３３ 界中国控制会议２０１４５－１１

［５］ 　 吴小泽王钦若陈填锐等非线性船舶动力定位系统反步控

制器设计［Ｊ］ 测控技术２０１４３３（６）６０－６３［６］ 　 胡忠辉船舶航向运动非线性自适应及优化控制方法研究

［Ｄ］哈尔滨哈尔滨工程大学２０１３４４－６７［７］ 　 王岩欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究［Ｄ］哈尔滨哈

尔滨工程大学２０１３２３－３０［８］ 　 ＭＯＨＡＭＭＥＤ ＳＨＵＯ ＷＨＵＡＮＧＪｅｔ ａｌ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ

ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｈｕｍａｎ－ｄｒｉｖｅｎ ｋｎｅｅ ｊｏｉｎｔｏｒｔｈｏｓｉｓ［Ｊ］ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ２０１６７５（９）４１－

４９［９］ 　 ＣＨＥＮ ＨＳＯＮＧ ＪＣＨＥＮ ＹＴｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ ｃａｔ

ａｍａｒａｎ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ［ Ｃ］ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ（ＴＣＣＴ）Ｔｈｅ ３４ｔｈ ＣｈｉｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＰａｐｅｒｓＨａｎｇ ＺｈｏｕＴｈｅ ３４ｔｈ Ｃｈｉｎｅｓｅ ＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１５３５－４０

收稿日期２０１７－０７－２６修改日期２０１７－０９－２９作者简介陈虹丽（１９６３－）女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

10509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905105090510509051050905

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