طراحی و ساخت حسگر مغناطیسی اثر هال با نیمه هادی گالیوم آرسناید ‏‎gaas‎‏ به روش ‏‎mbe‎‏

هدف از این پایان نامه طراحی و ساخت یک حسگر مغناطیسی اثر هال با استفاده از نیمه هادی گلایوم آرسناید با روش رشد رونشستی پرتوهای مولکولی mbe می باشد. اثر هال یک خاصیت فیزیکی مواد می باشد که در مواد حامل جریان الکتریکی هنگامی که تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرند به وجود می آید. در این خاصیت یک ولتاژ الکتریکی در دو سر ماده تولید می شود که این ولتاژ متناسب با حاصلضرب چگالی الکتریکی و میدان مغناطیسی می باشد و در صورتیکه جریان الکتریکی عبوریاز ماده ثابت باشد این ولتاژ متناسب با میدان مغناطیسی خواهد شد. مقدار این ولتاژ در موادی که دارای قابلیت تحرک حامل بالایی هستند بیشتر می باشد به این دلیل ما از نیمه هادی گالیوم آرسناید برای ساخت این حسگر استفاده کرده ایم همچنین این نیمه هادی در محدوده دمایی 50 - تا 150 درجه سانتی گراد دارای پایداری حرارتی خوبی می باشد و از نقطه نظر تکنولوژیکی نیز نسبت به دیگر نیمه هادی های همچون ‏‎inas‎‏ و ‏‎insb‎‏ که دارای قابلیت تحرک حامل بالایی می باشند در صدر قرار دارند. برای رشد لایه گالیوم آرسناید از روش رونشستی پرتوهای مولکولی mbe استفاده شده است . در این روش تحت خلا بسیار بالای ‏‎10-7 torr‎‏ پرتوهای مولکولی عناصر گالیوم آرسناید و ناخالصی نوع ‏‎n‎‏ سیلیسیوم بر روی سطح زیر لایه داغ کریستالی گالیوم آرسناید با جهت کریستالی (001) نشانده شده است. دو نوع لایه گالیوم آرسناید با غلظت الکترونهای ‏‎n‎‏ و قابلیت تحرک الکترون متفاوت رشد داده شده است. در لایه اول به نام ‏‎l22‎‏ غلظت الکترونها 17 10 * 67/5 در سانتی متر مکعب و قابلیت تحرک الکترونهای ‏‎3274 cm2 /v.s‎‏ میباشد و در لایه دوم ‏‎l32‎‏ غلظت الکترونها 16 10 *2 در سانتی متر مکعب و قابلیت تحرک الکترونهای ‏‎5624 cm2/ v.s‎‏ میباشد. در لایه دوم مقداری ایندوم اضافه شده است که باعث بهبود قابلیت تحرک الکترونها شده است. این دو لایه به دو روش، مشخصه نگاری شده است و پارامترهای ‏‎n,t,u,p‎‏ آنها اندازه گیری شده است روشهای مشخصه نگاری شامل دو روش اندازه گیری اثر هال و روش الکتروشیمیایی‏‎ecv‎‏ می باشد. لایه گالیوم آرسناید روشد داده شده به فرم چهار پر ‏‎clover leaf‎‏ شکل داده شده و برای ساخت حسگر مورد استفاده قرار گرفته است. برای ایجاد کنتاکت های الکتریکی بر روی لایه گالیوم آرسناید از قلع استفاده شد و این فلز را تحت گاز ‏‎hcl‎‏ به روش ‏‎sintering‎‏ وارد لایه گالیوم آرسناید نمودیم و در نهایت حساسیت جریانی ‏‎si‎‏ حسگرها مورد اندازه گیری قرار گرفت که دو مقدار ‏‎7/3a/vt‎‏ و ‏‎312a/vt‎‏ به ترتیب برای دو حسگر بدست آورده شده است. از کاربردهای عمده این حسگرها می توان به آشکار سازهای میدان مغناطیسی و ترانزدیوسر ضبط و پخش اطلاعات و اندازه گیری میدان مغناطیسی و اندازه گیری جریان و توان الکتریکی می توان اشاره کرد.