Measurement of galvanomagnetic phenomena using pulsed magnetic field system
Lehtisyrjä, Lassi (2019)
Kandidaatintyö
Lehtisyrjä, Lassi
2019
School of Engineering Science, Laskennallinen tekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019050915007
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019050915007
Tiivistelmä
In this thesis the pulsed magnetic field system located at the Physics Laboratory at Lappeenranta University of Technology is introduced.
The pulsed magnetic field system (PMFS) is used to measure various galvanomagnetic phenomena in samples, which are typically experimental semiconductor materials or topological structures of the former.
The physical phenomena present in the measurements from the PMFS include the Hall effect, the anomalous Hall effect, magnetoresistance and Shubnikov-de Haas effect. Data from the measurement of the materials resistivity and Hall voltage as a function of temperature and magnetic field can be used to determine many important material characteristics, such as Hall constant, charge carrier density, polarity, mobility and effective mass and the shape of the materials Fermi surface.
Knowledge of these material characteristics are important in the fields of semiconductor research, spintronics (electronics based on the electron spin and its magnetic moment) and quantum computing. Tässä kandidaatintyössä esitellään Lappeenrannan teknillisen yliopiston fysiikan laboratoriossa sijaitseva pulssimagneettijärjestelmä.
Pulssimagneettijärjestelmällä (PMFS) mitataan lukuisia galvanomagneettisia ilmiöitä näytteissä, jotka tyyppillisesti ovat kokeellisia puolijohdemateriaaleja tai niiden topologisia rakenteita.
Mittausdatassa näkyviä fysikaalisia ilmiöitä ovat mm. Hall-ilmiö, anomalinen Hall-ilmiö, magnetoresistanssi ja Shubnikov-de Haas -ilmiö. Mittausdataa materiaalien resistiivisyydestä ja Hall-jännitteestä lämpötilan ja magneettikentän funktiona voidaan käyttää useiden tärkeiden materiaalisuureiden määrittämiseen, kuten Hall-vakio, varauksenkuljettajien tiheys, polariteetti, mobiliteetti ja efektiivinen massa ja materiaalin Fermi-pinnan muoto.
Näiden materiaaliominaisuuksien tieto on tärkeää puolijohteiden tutkimuksessa, spintroniikassa (elektroniikka, joka pohjautuu elektronin spiniin ja sen magneettiseen momenttiin) ja kvanttitietojenkäsittelyssä.
The pulsed magnetic field system (PMFS) is used to measure various galvanomagnetic phenomena in samples, which are typically experimental semiconductor materials or topological structures of the former.
The physical phenomena present in the measurements from the PMFS include the Hall effect, the anomalous Hall effect, magnetoresistance and Shubnikov-de Haas effect. Data from the measurement of the materials resistivity and Hall voltage as a function of temperature and magnetic field can be used to determine many important material characteristics, such as Hall constant, charge carrier density, polarity, mobility and effective mass and the shape of the materials Fermi surface.
Knowledge of these material characteristics are important in the fields of semiconductor research, spintronics (electronics based on the electron spin and its magnetic moment) and quantum computing.
Pulssimagneettijärjestelmällä (PMFS) mitataan lukuisia galvanomagneettisia ilmiöitä näytteissä, jotka tyyppillisesti ovat kokeellisia puolijohdemateriaaleja tai niiden topologisia rakenteita.
Mittausdatassa näkyviä fysikaalisia ilmiöitä ovat mm. Hall-ilmiö, anomalinen Hall-ilmiö, magnetoresistanssi ja Shubnikov-de Haas -ilmiö. Mittausdataa materiaalien resistiivisyydestä ja Hall-jännitteestä lämpötilan ja magneettikentän funktiona voidaan käyttää useiden tärkeiden materiaalisuureiden määrittämiseen, kuten Hall-vakio, varauksenkuljettajien tiheys, polariteetti, mobiliteetti ja efektiivinen massa ja materiaalin Fermi-pinnan muoto.
Näiden materiaaliominaisuuksien tieto on tärkeää puolijohteiden tutkimuksessa, spintroniikassa (elektroniikka, joka pohjautuu elektronin spiniin ja sen magneettiseen momenttiin) ja kvanttitietojenkäsittelyssä.