Выполнение лабораторной работы

На рис.2 представлено схематическое изображение образца в геометрии «холловский мостик». Ток через образец пропускается через контакты 3 и 6. Для измерения ЭДС Холла используются потенциальные контакты 1–5 или 2–4. Для определения сопротивления образца используются контакты 1–2 или 5–4.

Рис.2. Образец в геометрии «холловский мостик».

На рис.3 представлен схематический вид экспериментальной установки для исследования магнетотранспортных свойств. Установка состоит из: электромагнита, датчика Холла, источника-измерителя Keithley 2400, управляющего компьютера.

Рис.3. Схематическое изображение экспериментальной установки для исследования магнетотранспортных свойств.

Порядок работы: Поместить держатель образца и датчик Холла в зазор электромагнита. Включить источник питания датчика холла. Включить источник питания электромагнита.

Включить источник - измеритель Keithley 2400 кнопкой POWER (рис.4). Подсоединить клеммы токовых контактов держателя образца к терминалам INPUT/OUTPUT на лицевой панели Keithley 2400, клеммы потенциальных контактов держателя образца к терминалам 4-WIRE SENCE на лицевой панели.

Выбрать 4-х контактный режим измерения сопротивления, для этого:

1. Нажать CONFIG, затем Ω, чтобы вывести на дисплей меню конфигурирования сопротивления.

2. Выбрать SENSE MODE, затем нажать ENTER.

3. Выбрать 4-WIRE, затем нажать ENTER.

4. Нажать EXIT, чтобы вернуться к нормальному состоянию дисплея.

Выбрать режим измерения сопротивления с фиксированным значением пропускаемого тока, для этого:

1. Выбрать режим источника тока, нажав кнопку I

2. Выбрать режим измерения сопротивления, нажав кнопку Ω.

Выставить величину тока пропускаемого через образец, для этого нажать кнопку EDIT и выставить с помощью цифровых клавиш (0-9) нужную величину тока.

Рис.4. Лицевая панель источника – измерителя Keithley 2400.

Запустить программу mag2_3 на персональном компьютере. Установить максимальный ток, пропускаемый через электромагнит. Для этого в программе magnet 2_3 нажать клавишу «S» (Set) и ввести значение максимального тока через электромагнит (параметр DAC_max) в условных единицах. Обычно используемое значение составляет 1600. Установить шаг развертки магнитного поля (параметр Step). Обычно используемое значение составляет 22.

Включить режим генерации-измерения Keithley 2400, для этого нажать кнопку ON/OFF.

В программе mag2_3 запустить режим записи, нажав клавишу «M» затем «B». При достижении значения DAC =0 переключить тумблером полярность магнита и нажать клавишу «C». После трех циклов разверток магнитного поля нажать клавишу «C», затем «W», написать название сохраняемого файла с полученными данными и нажать «Enter».

Сохраненный файл представляет собой таблицу из пяти колонок. Вторая колонка содержит величину напряжения с датчика Холла (V_Д.Х.) в [мВ]. Для получения значения величины соответствующего магнитного поля необходимо произвести вычисление по формуле:

H[Э] = (V_Д.Х.[мВ]-1.796)/0.007. (13)

Третья колонка содержит величину падения напряжения на образце в милливольтах, четвертая колонка содержит величину пропускаемого тока через образец в амперах. Пятая колонка содержит величину сопротивления образца в [Ом].

Для построения магнетополевой зависимости сопротивления необходимо использовать данные второй и третьей колонок.

Для определения слоевого сопротивления R_S через контакты 3 - 6 пропускался ток, а с контактов 5 - 4 снималось напряжение. Слоевое сопротивление рассчитывалось по формуле

, (14)

где а – ширина дорожки, l – расстояние между контактами с которых снималось напряжение.