Sistema de caracterización eléctrica de materiales por efecto Hall

Abstract

RESUMEN: En la elaboración de celdas solares es importante llevar a cabo una caracterización eléctrica de materiales con los que se desea desarrollar la celda solar, es por ello que el efecto Hall tiene un papel importante en la elaboración de la misma. Una de las problemáticas que se encontró dentro del Instituto Politécnico Nacional (IPN), es que para el 2021 solo se cuentan con muy pocos equipos de medición de efecto Hall comercial y por ello el surgimiento de este sistema. En la Escuela Superior de Física y Matemáticas se cuenta con los siguientes equipos: dos fuentes de corriente empleadas con diversas funciones, electrómetro, multímetro, sistema de conmutación, tarjeta de efecto Hall y un electroimán, los cuales en conjunto forman un sistema de efecto Hall. En este trabajo se desarrolla un programa de control en el lenguaje de LabVIEW que permite la operación de estos equipos formando el Sistema de Caracterización Eléctrica de efecto Hall controlados mediante una interfaz GPIB, permitiendo realizar mediciones mediante la técnica de efecto Hall y la técnica de Van Der Pauw. Con la integración de estos equipos y la implementación del sistema programado en LabVIEW se realiza la caracterización de materiales semiconductores obteniendo diversas propiedades como la densidad y su movilidad, resistividad del material y tipo de conductor (n o p). Para evaluar el sistema se caracteriza una película delgada de Óxido de Estaño dopado con Flúor (SnO2:F) la cual se ocupa ampliamente en el desarrollo de celdas solares. Este programa de control permite modificaciones posteriores para la integración de nuevos equipos, modificaciones de las técnicas existentes y nuevas técnicas de caracterización. Palabras Clave: Caracterización de Materiales, efecto Hall, Lenguaje de Programación.

ABSTRACT: In the elaboration of solar cells it’s important to make an electrical characterization of the materials that one wishes to work with to develop them; this is why the Hall effect has an important role in their making. One of the problems found at the Instituto Politécnico Nacional (IPN), is that in the year 2021 there is limited commercial equipment that can measure the Hall effect, hence the making of these systems. In the Superior School of Physics and Mathematics there is the following equipment: two sources of power used for different functions, electrometer, multimeter, commutation system, Hall effect card and an electromagnet, all of which work together as a Hall effect system. In the following work a program of control in LabVIEW language was developed, which allows the operation of this equipment forming the System of Electrical Characterization of the Hall effect controlled with a GPIB interface, enabling to make measurements with the Hall effect and Van Der Pauw techniques. With the integration of this equipment and the implementation of the LabVIEW programed system, the characterization of semiconducting materials was done to obtain different properties like; density and mobility, resistivity of the material and the type of conductor (n o p). To evaluate the system a thin film of tin oxide is characterized doped with Fluor (SnO2F, which is used widely in the development of solar cells. This control program allows posterior modifications for the integration of new equipment, modifications of the existing techniques and new characterization techniques. Keywords: Characterization of Materials, Hall effect, Programming language.