半导体材料霍耳系数测量(Hall coefficient measurement for semiconductor material)  

在电场作用于一可导电物体的同时加以磁场，将在该导电物体上，同时垂直于电场和磁场的方向上建立起一个新的电场，称为霍耳效应。半导体材料的霍耳效应比金属材料的霍耳效应尤为显著，它表征着半导体材料的某些基本特征，广泛用于半导体材料物性的测量。

一半导体材料在其х方向通以电流J_х，在z方向加以均匀的磁场B_z，在磁场中运动的荷电粒子洛劳仑兹力的作用，则在y方向产生霍耳电场Ey：

式中J_х为х方向电流密度，A／m²；B_z为z方向磁感应强度，T；Ey为y方向霍耳电场，V／m；R_H为霍耳系数，m³／C。霍耳效应原理如图所示。

霍耳效应原理图

半导体材料中存在着电子和空穴两种载流子，根据理论计算可知霍耳系数R_H和两种载流子浓度之间有如下关系：式中e为电子电量，C；b=μn/μp，为该半导体材料的电子迁移率与空穴迁移率之比；n和p分别为半导体材料中电子和空穴的浓度，cm^-3；r是接近于1的比例因子，与散射机构、温度、能带结构和磁场强度等有关。对于n型半导体，；对于p型半导体，，。可见，根据霍耳系数的符号可判定半导体材料的导电类型，霍耳效应的值可计算出载流子浓度。

在测量霍耳系数的同时测出电阻率来，可计算出霍耳迁移率。

由于半导体的性质依赖于温度，因此可利用霍耳系数随温度的变化来确定杂质能级、禁带宽度以及迁移率的温度特性等，从而对材料的质量作出相应的估价。