半导体资料研讨和器材测验一般要丈量样本的电阻率和霍尔电压。半导体资料的电阻率首要取决于体掺杂，在器材中，电阻率会影响电容、串联电阻和阈值电压。霍尔电压丈量用来推导半导体类型(n仍是p)、自在载流子密度和迁移率。
为确认半导体范德堡法电阻率和霍尔电压，进行电气丈量时需求一个电流源和一个电压表。为主动进行丈量，一般会运用一个可编程开关，把电流源和电压表切换到样本的一切侧。4200A-SCS参数分析仪具有4个源丈量单元(SMUs)和4个前置放大器(用于高电阻丈量)，能够主动进行这些丈量，而不需可编程开关。用户能够运用4个中等功率SMU (4200-SMU, 4201-SMU)或高功率SMU (4210-SMU, 4211-SMU)，对高电阻资料，要求运用4200-PA前置放大器。4200A-SCS包含多项内置测验，在需求时把SMU的功用主动切换到电压表或电流源，霍尔电压丈量要求对样本运用磁场。
4200A-SCS包含交互软件，在半导体资料上进行范德堡法和霍尔电压丈量。4200A-SCS Clarius+软件供给了全面的程序库，除电阻率和霍尔电压测验外，还包含许多其他测验和项目。范德堡法和霍尔电压测验是在Clarius V1.5和V1.6中新增的，包含核算确认外表或体积电阻率、霍尔迁移率和霍尔系数。
范德堡法电阻率丈量
人们一般运用范德堡法(vdp)推导半导体资料的电阻率。这种四线办法用在具有四个端子、均匀厚度的小的扁平形样本上。电流经过两个端子施加到样本上，透过相反的两个端子丈量电压跌落，如图1所示。
图1. 范德堡法装备
运用图2所示的SMU仪器装备，围着样本的边际重复丈量8次。
图2. 范德堡法电阻率丈量常规。
然后运用这一串8项电压丈量(V1-V8)和测验电流(I)来核算电阻率(ρ)，ρA和ρB是体积电阻率，fA和fB是样本对称度的几许因数，与两个电阻比率QA和QB相关。公式如下：
图3. 电阻率核算公式
霍尔电压丈量
霍尔电压丈量对半导体资料表征具有重要意义，由于从霍尔电压和电阻率能够导出传导率类型、载流子密度和迁移率。在运用磁场后，能够运用下面的I-V丈量装备丈量霍尔电压：
图4. 霍尔电压丈量装备。
把正磁场B笔直运用到样本，在端子3和端子1之间运用一个电流(I31pBp)，丈量端子2和端子4之间的电压跌落(V24pBp)。倒置电流(I31nBp)，再次丈量电压跌落(V24nBp)。这种倒置电流办法用来校对偏置电压。然后，从端子2到端子4运用电流(I24pBp)，丈量端子1和端子3之间的电压跌落(V13pBp)。倒置电流(I24nBp)，再次丈量电压跌落(V13nBp)。倒置磁场Bn，再次重复这一进程，丈量电压跌落V24pBn、V24nBn、V13pBn和V13nBn。
从8项霍尔电压丈量中，能够运用下面的公式核算均匀霍尔系数，RHC和RHD是霍尔系数(cm3/C)，核算出RHC和RHD后，能够经过下面的公式确认均匀霍尔系数(RHAVG)，从范德堡法电阻率(ρAVG)(表明为输出参数Volume_Resistivity)和霍尔系数(RHAVG)中，能够核算出霍尔迁移率(μH)。
运用4200A丈量范德堡法电阻率和霍尔电压
4200A-SCS配有四个SMU和前置放大器，简化了范德堡法和霍尔电压丈量，由于它包含多项内置测验，能够主动完结这些丈量。在运用这些内置测验时，四个SMUs连接到样本的四个端子上，如图5所示。对每项丈量，每个SMU的功用会在电流源、电压表或公共之间改变。先丈量八项测验中每项测验的电压跌落和测验电流，然后导出电阻率或霍尔系数。霍尔电压丈量要求对样本运用一个磁场。
图5. 四个SMUs连接到被测样本的四个端子上。
Clarius+测验库包含范德堡法和霍尔迁移率丈量的测验。在Select视图中，能够运用屏幕右侧Material资料过滤器，在Test Library测验库中找到这些测验，如图6所示。挑选测验，然后挑选Add增加，能够把这些测验增加到项目树中。这些测验从vdpulib用户程序库中的用户模块创立。
图6. 挑选范德堡法电阻率和霍尔系数测验。
能够运用范德堡法外表和体积电阻率测验。测验库有两项电阻率测验：vdp-surface-resistivity和vdp-volume-resistivity。vdp-surface-resistivity测验丈量和核算电阻率，单位为Ω/square。对vdp-volume-resistivity测验，用户有必要输入样本厚度，然后核算出电阻率，单位为Ω-cm。对这两项测验，都强制运用电流，进行8项电压丈量。
还能够运用霍尔系数测验。运用四台SMU仪器，强制运用电流，运用正负磁场进行8项电压丈量。磁场运用固定磁铁生成，会提示用户倒置磁场。能够在测验库中找到hall-coefficient测验，增加到项目树中。
为成功地进行电阻率丈量，咱们必需考虑潜在的过错来历。首要为静电搅扰、走漏电流、光线、温度、载流子注入等。1）静电搅扰：当带电物体放到不带电物体邻近时，会发生静电搅扰。一般情况下，搅扰的影响并不明显，由于电荷在低电阻时会敏捷散失。可是，高电阻资料不允许电荷敏捷阑珊，所以或许会导致丈量不稳定。由于DC或DC静电场，或许会发生过错的读数。2）走漏电流：对高电阻样本，走漏电流或许会劣化丈量，走漏电流源于电缆、探头和测验夹具的绝缘电阻，经过运用优质绝缘体、下降湿度、运用保护装置等，能够最大极限地下降走漏电流。3）光线：光敏效应发生的电流或许会劣化丈量，特别是在高电阻样本上。为避免这种效应，应把样本放在暗舱中。4）温度：热电电压也或许会影响丈量精度，源电流导致的样本变热也或许会发生热电电压，实验室环境中的温度动摇也或许会影响丈量。由于半导体的温度系数相对较大，所以或许需求运用校对因数，补偿实验室中的温度改变。5）载流子注入：此外，为避免少量/大都载流子注入影响电阻率丈量，两个电压传感端子之间的电压差应保持在100mV以下，抱负情况下是25mV，由于热电压kt/q约为26mV。在不影响丈量精度的情况下，测验电流应尽或许低。
经过运用四个SMUs和内置测验，能够运用4200A-SCS参数分析仪简洁地在半导体资料上完成范德堡法丈量。经过运用用户供给的磁铁，还能够确认霍尔迁移率。假如想测验低电阻资料（如导体），能够运用根据Keithley 3765霍尔效应卡的体系，包含2182A纳伏表。
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