半导体化纳米铝及铝合金薄膜霍尔效应的研究

摘要

本文利用真空蒸发镀膜方法，在玻璃基片上蒸镀铝薄膜。测量了铝膜的电阻率和霍尔效应参数。对铝膜样品进行退火处理，研究退火对材料电阻率、霍尔效应的影响。用扫描电子显微镜(SEM)对退火前后的表面形貌进行观察。
　　 真空蒸发方法制备的铝膜表面均匀、致密、连续性好。不同厚度的薄膜，晶粒尺寸不同，较厚的薄膜晶粒尺寸较大，表面也更为粗糙。
　　 用四探针方法测量了不同厚度的铝膜的电阻率，随厚度的增大，电阻率逐渐减小。说明表面和晶界对电子的散射效应减弱，导致电子迁移率提高，进而使电阻率减小。
　　 根据霍尔效应原理设计并组装了测量霍尔电压的实验装置，分别对不同厚度的铝膜进行了霍尔电压测量。发现所测样品的霍尔系数均比块状金属铝的霍尔系数大，且随铝膜厚度的减小，霍尔系数逐渐增大，说明减小铝膜的厚度可以降低载流子的浓度，从而增大材料霍尔系数。
　　 对铝膜进行退火处理后，薄膜的晶粒尺寸增大，缺陷减少，表面趋于平滑。薄膜的电阻率随退火温度的升高逐渐减小，说明随退火温度升高，晶粒尺寸逐渐增大，缺陷浓度逐渐减小，晶界和晶格缺陷对载流子的散射减弱，从而使电阻率逐渐减小。薄膜的霍尔系数随退火温度升高逐渐减小，说明退火影响了薄膜的载流子浓度。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 薄膜及其的制备方法

1．3 真空蒸发镀膜的原理及基本过程

1．3．1 真空蒸发镀膜的概述

1．3．2 真空蒸发镀膜的原理

1．3．2 真空环境的必要性

1．3．3 真空蒸发镀膜基本过程

1．3．4 薄膜形成的过程

1．3．5 蒸发的方法

1．3．6 薄膜质量的影响因素

1．4 金属膜的导电性质研究理论

1．4．1 连续金属膜导电的一些特点

1．4．2 金属薄膜的电阻率理论

1．5 霍尔效应的原理及应用

1．5．1 霍尔效应的发现与研究现状

1．5．2 经典霍尔效应的原理

1．5．3 霍尔效应的副效应

1．5．4 霍尔效应的应用

1．5．5 霍尔器件的发展和研究现状

1．6 本课题的研究目的、意义及内容

1．6．1 目的和意义

1．6．2 本文的工作内容

第二章 实验及测试方法

2．1 实验材料及仪器汇总

2．2 真空蒸镀铝薄膜

2．2．1 真空蒸镀仪器介绍

2．2．2 蒸发源的选择

2．2．3 准备阶段

2．2．4 薄膜的制备

2．3 测试方法

2．3．1 膜厚测量

2．3．2 电阻率的测量

2．3．3 霍尔效应的测量实验装置的设计和实验操作

2．3．4 透光率的测量

2．3．4 表面形貌表征

2．5 薄膜的退火

第三章 金属铝薄膜的电学性能及形貌

3．1 不同厚度铝膜的宏观形貌

3．2 铝膜的剖面形貌与不同厚度铝膜的表面形貌

3．2．1 铝薄膜的剖面形貌

3．2．2 不同厚度的铝膜的表面形貌

3．3 厚度对铝薄膜电学性能的影响

3．3．1 不同厚度铝膜电阻率的测量

3．3．2 不同厚度薄膜的伏安特性曲线

3．3．3 膜厚度对铝膜霍尔效应的影响

本章小结

第四章 退火对铝膜表面形貌、电阻率及霍尔效应的影响

4．1 退火前后的表面形貌观察与分析

4．2 退火对铝膜电阻率的影响

4．2．1 退火的温度对铝膜电阻率的影响

4．2．2 退火时间对铝膜电阻率的影响

4．3 退火温度和退火时间对铝膜霍尔效应的影响

4．4 退火前后铝膜透光率变化

本章小结

第五章 结论

5．1 主要结论

5．2 本论文的创新点

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介

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