ホール効果のロックインアンプ測定
関連製品：MFLI
ホール効果は、移動する電荷キャリアと外部磁場に対して垂直に誘導される電位差として現れます。
この効果は、材料の特性評価や磁場の検出に広く使用されています。
材料特性 解析
材料の特性解析を行う際、材料は既知の磁場Ｂにさらされます。
同時にホール電圧 Vxy（スケッチ参照）、サンプルの両端の電圧 Vxx および材料を通る電流 IR が測定されます。 これらの測定から、以下の材料特性が推定されます。
- 電荷キャリア密度
- 電荷キャリア極性
- 電荷キャリアモビリティ
- 材料伝導率
この技術は、量子ホール効果とその多くの導関数、整数、分数、スピン、逆スピンなどを測定することによって、２次元電子ガス（2DEG）材料の新しい物理的性質を測定するためにも使用されます。
磁場センシング
材料特性がよく知られている場合は、ホール効果を使用して、何桁もの外部磁場を推定することができます。 測定はサンプルに印加された DC 電圧で実行することができます、
しかし AC 測定は通常より速くそしてより正確な結果を導きます。
AC 測定のさらなる利点には、より高い精度と感度が含まれ、一般に、より広い測定範囲にわたってより大きな S / N 比が得られます。
測定戦略
スケッチに示すように、測定は２つのロックインアンプを使用して実行されます。
ロックインアンプ 2 は一定の交流電圧を供給して試料に電流を誘導します。
多くの場合、回路に組み合わされている他のすべての抵抗よりはるかに大きな抵抗を持つ電流制限抵抗 RL を配置すれば十分で、電流が測定の過程で一定であると仮定できます。
より正確な測定は、試料を通る電流も測定することで可能です。
ロックインアンプ 2 はホール電圧 Vxy を測定し、ロックインアンプ 1 はサンプルの両端電圧 Vxx を測定します。
Zurich Instruments MFLI の場合は、電流入力と MF-MD マルチ復調器オプションを利用して、さらに電流を測定できます。
Zurich Instrumentsで測定するメリット
- 高SNR：高速で高感度の AC 測定
- 精度の向上：専用の電流測定用に２つ目の機器を追加
- 正確な機器同期、データアライメント（MDS）、および同一ユーザインターフェース内での表示による便利な測定データ取得とデータ解析