石墨烯薄膜电子迁移率的测定TGDASE 0010-2020.pdf

1、团团 体体 标标 准准ICS 19A 21T/GDASE 00102020石墨烯薄膜电子迁移率的测定Determination of electronic mobility of graphene film2020-06-01 发布2020-06-01 实施广东省特种设备行业协会发 布T/GDASE 00102020I目次前言.1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 原理.25 试验设备与仪器.36 实验步骤.37 试验结果.48 精密度.49 试验报告.4T/GDASE 00102020II前言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由广州特种承压设备检测研究

2、院提出，由广东省特种设备行业协会归口。本标准起草单位：广州特种承压设备检测研究院、广州奥翼电子科技股份有限公司、中山大学、广州新地科技有限公司、广东猎奇高科技股份有限公司。本标准主要起草人：王伟雄、刘斌、王喜杜、尹宗杰、李光琴、吉英爱、楚彪、熊磊、何立粮、黎佩珊、黄国家、张永红、徐岩岩、王禹舟。本标准为首次发布。T/GDASE 001020201石墨烯薄膜电子迁移率的测定1范围本标准规定了石墨烯薄膜霍尔系数、电子浓度、电子迁移率、电阻率的测定方法。本标准适用于二维石墨烯薄膜样品，其它二维导电薄膜的霍尔系数、电子浓度、电子迁移率、电阻率测定可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必

3、不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 30544.13-2018纳米科技 术语 第13部分：石墨烯及相关二维材料GB/T 8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定3术语和定义GB/T 30544.13-2018 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电阻率resistivity材料内平行于电流方向的电势梯度与电流密度之比，又称体电阻率，单位为(m)，常用单位为(cm)。3.2霍尔电场hall electric field在石墨烯薄膜上同时加上互相垂直的电场和磁场时，试样中的电子

4、在与外加电场和磁场都垂直的方向上偏转而建立的电场。3.3霍尔系数hall coefficient霍尔电场对电流密度和磁通密度之积的比，单位为（cm3/C）。3.4电子浓度electron concentration单位体积电子的数量，单位为（cm-3）。3.5电子迁移率electron mobilityT/GDASE 001020202霍尔系数的绝对值与电阻率之比，单位为（cm2/Vs）。3.6欧姆接触ohmic contact金属与石墨烯薄膜形成欧姆接触是指在接触处是一个纯电阻，该电阻越小越好，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面。4原理4.1霍尔系数当霍尔效应处于稳恒状态时，

5、石墨烯薄膜中的电子在磁场作用下的洛伦兹力和在霍尔电场下的电场力达到平衡，霍尔系数与霍尔电压、样品厚度、电流强度以及磁感应强度的关系如下。810BIdVRSHH.(1)式中：RH霍尔系数，cm3/C；VH霍尔电压，V；d样品厚度，cm；Is电流强度，A；B磁感应强度，T。4.2电子浓度石墨烯薄膜的电子浓度与霍尔系数、样品厚度以及电子电量之间的关系为：eRnH1.(2)式中：n电子浓度，cm-3；RH霍尔系数，cm3/C；e电子电量，C。4.3电阻率石墨烯薄膜电阻率采用范德堡法进行测量，当样品为正方形时，电阻率与样品厚度、两电极通电流时另外两电极间测得的电阻值存在如下关系：dR5323.4.(3)

6、式中：电阻率，cm；d样品厚度，cm；R两电极通电流，测另外两电极间电压后计算所得的电阻值，。T/GDASE 0010202034.4电子迁移率石墨烯薄膜的电子迁移率H与霍尔系数之间存在如下关系：RHH.(4)式中：H电子迁移率，cm2V-1s-1；RH霍尔系数，cm3/C；电阻率，cm。5试验设备与仪器5.1游标卡尺最小刻度0.01 mm。5.2真空干燥箱控制温度为室温200，控温精度不低于2，真空度133 Pa。5.3数字万用表电阻档精度不低于（1.2%2）。5.4霍尔效应测定仪霍尔效应测定仪应能满足以下条件：5.4.1能够提供不低于 1 T 的磁场，磁场不均匀性1%。5.4.2配备变温系统：低温区可以至 80 K，高温区不低于 700 K，温控精度优于 0.1 K。5.4.3电子浓度测试范围：107cm-31020cm-3；电子迁移率测试范围：1 cm2V-1s-12109cm2V-1s-1；电阻率测试范围：10-6cm107cm。5.4.4设备软件具有欧姆接触测试功能，可自动测定霍尔系数、电子浓度、电阻率、电子迁移率等参数。6实验步骤6.1样品预处理6.1.1石墨烯生产单位提供