使用 MeasureReady™ M91 FastHall™ 电子材料测量控制器推进科学发展

      M91 FastHall™ 测量控制器是一种全新的霍尔测量方法。它如何为电子材料研究的研究人员提供更高水平的精度、速度和便利性？

      M91 控制器是 Lake Shore 的 MeasureReady™ 仪器系列的最新成员。它是一个半机架大小的仪器，可替代典型霍尔测量设置中的三个或更多仪器和许多软件。这是构建新霍尔测量系统或更新现有系统的一种更加紧凑和方便的方法。

      除了作为一体式解决方案之外，M91 还采用了 Lake Shore 的新型 FastHall™ 专利技术，可将完成一系列霍尔电压测量所需的时间缩短多达 100 倍，尤其是使用一些现代半导体材料时由于高电阻或低迁移率而更难测量。

      以前可能无法分析具有挑战性的材料样品，现在只需几分钟即可完成。

      较短的测量窗口还减少了外部因素（如温度变化）可能将不需要的偏移量注入数据的时间量。因此，使用 FastHall 的结果更准确。

      主要特点和优势是什么？

      M91 FastHall 控制器的主要特点和优势包括：

      使用更简单、更方便：

      自动优化测量设置

      自动执行测量步骤

      提供完整的霍尔分析——输出“答案”而不仅仅是数据

      支持 FastHall 和传统 DC Hall 模式

      易于使用并与现有实验室系统集成

      进行更好的测量，更快：

      使用FastHall模式时无需反转磁场

      以高达 100 倍的速度测量具有挑战性的材料

      通过最小化热漂移误差来提高精度

     激发和测量范围的自动优化消除了手动“试错”步骤，并确保始终在样品的最佳条件下进行测量

      将最先进的霍尔测量功能添加到任何实验室的经济高效的方法

      它与市场上传统的霍尔效应测量系统相比如何？FastHall 方法与其他方法相比如何？

      霍尔效应测量是半导体研发的重要一步。它广泛用于确定材料或器件的关键参数，例如电阻率、载流子迁移率、载流子类型和载流子浓度。

      霍尔测量通常使用电流源和电压表以及磁场源（例如永磁体、电磁体或超导磁体）来完成。霍尔测量协议需要一系列测量步骤——首先检查样品电接触的完整性，然后测量样品的电阻率。然后向样品正交施加磁场，并对样品两端感应的霍尔电压进行一系列测量。

      传统的直流场霍尔测量要求首先在一个方向上施加一个场来测量样品的霍尔电压，然后在相反方向上用相同的场幅度进行另一次测量。

      过去，这个过程需要组装单独的电流源、电压表和开关仪表，同时通过外部 PC 软件协调整个过程。该软件还必须收集测量数据并执行一系列测量后计算，以推导出所需的材料参数。

      一些研究人员选择从包括 Lake Shore 在内的各种供应商处购买包装好的霍尔测量系统 (HMS)，作为快速启动和运行的一种方式。其他人选择购买单独的仪器并组装他们自己的系统——包括编写软件——也许是为了节省成本或因为他们想要更专业的东西。

      MeasureReady™ M91 FastHall™ 测量控制器不是打包的 HMS，但您需要一个磁铁和一种固定和连接样品的方式来完成系统。M91 是构建新系统或升级现有系统的一种非常方便、快速且经济高效的方式。

      M91 还将所有必要的 HMS 仪器——源、测量和开关功能——结合在一个单一的半机架包装中。该仪器包括优化和执行整个霍尔测量过程、收集数据以及计算最终霍尔和迁移率参数所需的所有固件。它是市场上唯一一款无需手动设置，无需使用 PC 软件进行计算即可直接输出霍尔测量结果的仪器。 

      除了支持进行传统直流场霍尔测量的模式之外，M91 还包括 Lake Shore 新的 FastHall 测量模式。

      FastHall 是几年前由 Lake Shore 的 Jeff Lindemuth 博士发明的。Jeff 是将霍尔效应测量应用于新半导体研究的专家，并为目前使用 Lake Shore 封装的 8400 系列 HMS 的客户提供支持。Jeff 意识到，虽然该系统是少数能够使用其独特的 AC 场模式测量低迁移率和高电阻材料的系统之一，但这些测量信号非常小，通常需要大量样本和较长的测量时间。Jeff 在小信号测量技术方面的丰富经验使他开发了 FastHall 方法，该方法可以应用于范德堡（方形，4 触点）配置中的任何样品，并且是半导体研究的一个突破。  

      M91 FastHall™ 测量控制器无需在测量过程中切换外加磁场的极性？这会有什么好处？

      反转磁场所需的时间取决于磁体类型：永磁体需要对样品或磁体进行物理重新定向，电磁体受线圈电感的限制，超导磁体需要大量时间来转换。

      在 FastHall 模式下，不必切换场方向消除了一些非生产时间，意味着用户可以更快地获得结果——基本上，他们可以在更短的时间内完成更多的科学工作。

      这对于测量低迁移率材料（如光伏、热电和有机半导体）的研究人员尤其有益，在这些材料之前，只有交流场技术可行（交流场方法在测量过程中不断改变磁场）。借助 FastHall，研究人员可以在几分钟与几小时内获得同等或更好的结果。

      这也意味着 FastHall 方法可用于任何磁体类型——永磁体、电磁体或超导。高场超导磁体对于某些类型的霍尔分析至关重要，但如前所述，从正场切换到负场可能需要很长时间。有了 FastHall，使用高场磁铁的效率就会大大提高。如果需要在多个场设置下进行霍尔测量，尤其是在对具有多种载流子类型的材料或设备进行定量迁移率谱分析时，那么速度会带来好处。

      MeasureReady™ M91 FastHall™ 测量控制器将所有必要的 HMS 功能整合到一台仪器中，自动化和优化测量过程，并直接报告所需参数。哪些应用将受益于 M91 FastHall 测量控制器？如何？

      如果全球的半导体材料研究人员、半导体器件开发商和材料表征平台 OEM 正在考虑构建新的 HMS 或升级现有的 HMS，他们将希望考虑 M91。该仪器易于与其他设备集成，并且具有 FastHall 功能，与以前的解决方案相比，可在更广泛的样品范围内提供更好的霍尔测量结果。  

      M91 还采用极低噪声电路和 AC 锁定测量技术，因此即使来自最具挑战性的材料的非常小的霍尔电压也可以可靠地测量，例如极低迁移率的材料（1 cm 2 /Vs 及以下，低至10 -3 cm 2 /Vs) 或极高电阻材料（超过 10 Mohm，高达 200 Gohm）。

      对于每台 M91，Lake Shore 都包含一个新的 MeasureLINK-MCS 软件的副本，该软件可以自定义由 M91 执行的 HMS 测量序列，并显示和存储 M91 的结果。该软件还有助于与其他第三方实验室仪器和软件的集成。

      毫不奇怪，由于 Lake Shore 在低温学和磁学方面的悠久历史，MeasureLINK 旨在与常见研究平台（例如低温恒温器、低温探测站和高场超导磁体系统）上的可变温度和/或可变磁场控制器进行协调— 实现全自动可变温度/可变场霍尔测量。

      M91 FastHall 测量控制器对 Lake Shore Cryotronics 的未来意味着什么？

      Lake Shore 的新型 M91 仪器是 20 年开发封装霍尔测量系统 (HMS) 经验的结晶。该公司目前是为需要对早期材料和器件进行高质量霍尔效应分析的研究人员提供解决方案的领先供应商。对于选择构建自己的霍尔系统的客户来说，M91 仪器是负担得起的。由于采用了 FastHall 技术，M91 为参与开发下一代先进半导体的研究人员提供了生产力和测量性能方面的显着优势。

      此外，M91 控制器代表了 Lake Shore 新的 MeasureReady 系列测量仪器的最新成员，该系列专为支持材料表征应用而开发。