半导体电学特性四探针测试技术的研究现状

四探针法是材料学及半导体行业电学表征较常用的方法,其原理简单,能消除接触电阻影响,具有较高的测试精度。由厚块原理和薄层原理推导出计算公式,并经厚度、边缘效应和测试温度的修正即可得到精确测量值。据测试结构不同,四探针法可分为直线形、方形、范德堡和改进四探针法,其中直线四探针法最为常用,方形四探针多用于微区电阻测量。本文综述了四探针测试技术的基本理论,包括四探针法的分类、原理和修正,并阐述了四探针测试技术在微观领域的发展。

四探针和双四探针法测量非晶态薄膜合金电阻的研究

研究了四探针和双四探针法测量非晶态薄膜合金电阻的几何尺寸效应，提出了一种高精度测量非晶态窄带薄膜合金电阻的新方法，理论和实验的研究结果都证明了这种方法的可行性。

基于原子力显微镜的四电极微探针局域电导率测量技术

开发了基于原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的四电极微探针局域电导率测量技术。四电极AFM探针最小的电极间距为300nm,安装了这种新型四电极微探针的AFM系统既保持表面微观形貌测量能力,又可以在实施表面形貌扫描的同时测定局域电导率。利用该技术精确测量了厚度为6.0μm的铝薄膜和厚度为350nm的透明导电氧化铟薄膜(Indium tin oxide,ITO)的局域电导率,试验结果证明基于AFM的四电极微探针技术在亚微米局域电导率测量方面的能力。

斜置式方形探针测量单晶断面电阻率分布mapping技术

介绍了一种应用斜置式方形探针测量单晶断面电阻率的测试方法 ,将Rymaszewski直线探针测试方法引入到方形探针测试 ,并对测试过程中产生的游移以及图像监控问题进行了讨论 .应用此测试方法得到了 75mm的全片电阻率分布的mapping图 ,测试结果表明该方法可以在测量区域明显减小的同时保证测量的精确性 。

四点法圆度检测中测头最佳角位置的研究

在三点法圆度检测中测头最佳角位置研究的基础上,建立四点法圆度检测数学模型;在对四点法的测量精度进行理论分析的基础上获得了影响圆度检测精度的主要因素及函数;运用优化软件对其函数进行多目标优化求解,得到测头最佳角位置;搭建测量平台,通过多组对比实验对优化所得的角度的合理性进行检验。实验研究结果表明:在优化所得的角度基础上进行圆度检测,可以得到相对高精度的结果。此研究为后续四点法的圆度检测奠定了理论基础。

金刚石对顶砧中四点探针法精确测量样品电阻率的电极因素

为了解金刚石对顶砧上电阻率高压原位测量中的电极效应,使用有限元分析方法,对样品中的稳恒电流场进行了模拟计算,发现电极的几何尺寸以及电极与样品电阻率的差别都会对测量误差产生影响。结果发现:电极的尺寸越大,误差越大;电极与样品电阻率数值差越大,误差越大。由此给出了减小电极效应以及减小测量误差的方法。

磁电阻温度关系的二端法测量和数据处理

介绍了一种磁电阻测量方法,采用直流稳压电源、电脑X—Y记录仪、电磁铁和温度装置,通过测量电路中串入标准电阻R1两端的电压,计算出被测样品在不同温度下的电阻,进而计算出磁电阻.方法简单,测量数据精确.

在矩形样品中Rymaszewski公式的适用条件的分析

用有限元法计算了用Ｒｙｍａｓｚｅｗｓｋｉ公式测量矩形样品薄层电阻时的理论误差与针距及其游移度、探针离开边界距离的关系；找出了实际测量时误差小于±３％可放置直线四探针的中央区宽度，并给以实验验证．这将对小矩形样品薄层电阻的测量有实用价值．同时对利用无限系列镜像源理论证明得出小矩形样品的方块电阻测量不受样品边界和探针游移的影响的新方案提出了异议．

制备条件对Bi_2Te_3薄膜导电性能的影响

通过物理气相沉积法在石英基底上于不同条件下制备出五种Bi_2Te_3薄膜,并且利用扫描电子显微镜和XRD对各薄膜样品进行表征,最后运用四探针测试法测试样品导电性能。结果表明:制备温度和沉积时间对Bi_2Te_3薄膜的表面形貌和样品膜的导电性能影响很大;制备温度越高、沉积时间越长,所制薄膜的均匀度及致密度越高、导电性越好。

四探针和EIT测试微区薄层电阻的研究与进展

论述了一种测试大型硅片电阻率均匀性的新方法———电阻抗成像技术(EIT)。给出了四探针的基本原理,指出EIT的基本思想来源于四探针技术。对EIT的基本原理和重建算法在理论上进行了描述,提出可将其应用于微区薄层电阻测试,并对EIT在大型硅片微区薄层电阻率均匀性测试技术上的系统应用做了进一步探索。

一种高温下测量薄膜电阻温度特性的方法

介绍了Rymaszewski四探针法测薄膜方块电阻原理,设计并搭建了可测室温到550℃的四探针测试仪。该系统可在保护气体下变温测量薄层电阻,弥补了四探针法在较高温度测量薄膜电阻率的不足。制备并测试了多晶硅及铂薄膜的电阻温度特性,用多项式拟合了在该温度范围内电阻温度系数,并分析了方法可靠性。

基于EIT技术的微区薄层电阻无接触测试技术研究

论述了用无接触方法测试大型硅片电阻率均匀性的新方案.回顾了EIT技术的发展与成果,对其基本原理和重建算法在理论上进行了描述,提出可将其应用于微区薄层电阻测试,并就测试细节做了进一步探索,最后就其应用前景作了展望.这一技术与传统的四探针技术相比,不仅在理论上将有相同的分辨率,并且具有快速,不损坏硅片的特点.

硅片方块电阻计量标准装置研制

对测量方块电阻的双配置四探针法进行了研究,从理论上分析了该方法的优点:测量结果与探针间距无关,可使用不等间距探针头,具有自动修正边界影响的功能,不必寻找修正因子,论述了RS大小样片及边界附近的测试原理,给出了RS的计算公式。研制了基于双配置四探针法的硅片方块电阻计量标准装置,论述了该装置的软硬件设计,为校准硅片方块电阻标准样片提供了技术手段。解决了硅片方块电阻参数的量值传递问题。

电阻率测量技术研究

通过对测量半导体样品电阻率的四探针法的介绍,详细讨论了常规四探针法、双电测四探针法和范德堡法的测量方法,并给出了相应计算电阻率的公式和直排四探针法厚度修正公式,同时也对图像识别技术和电阻抗成像技术在电阻率测量中的应用进行了展望。

四探针原理新设计的低温电阻率测量装置

四探针电阻率测量是研究低温状态下导体电迁移性质的常规方法。利用四探针原理新设计的电阻率测量系统采用智能仪表和计算机控制技术,大大减少了实验过程中的人为影响因素,提高了测量的精度和实验数据的可靠度。该设计具有较强的可操作性,适合于高校的教学与新材料领域的科研需要。

CuBi_3S_5和CuBi_3Se_5化合物的制备及其光电性质研究

开展了CuBi_3S_5和CuBi_3Se_5两种化合物的合成研究,并首次报道了这两种化合物的基本光电性质。以水合肼(N_2H_4·H_2O)为还原剂,以CuCl、BiCl_3和S(或Se)为原料,通过溶剂热与固相反应相结合的方法成功制备了CuBi_3S_5和CuBi_3Se_5两种化合物的多晶。采用四点探针法获得了这两种化合物的电阻随温度变化的关系,结果表明:CuBi_3Se_5呈金属性质,而CuBi_3S_5呈半导体性质。根据Arrhenius关系式计算出CuBi_3S_5室温下的热激活能为17.1 meV。在室温下对CuBi_3S_5多晶块体进行了霍尔效应实验,结果表明:其载流子浓度为3.75×10^(17)cm^(-3),霍尔迁移率为14 cm^2V^(-1)s^(-1),CuBi_3S_5为n型半导体。漫反射光谱的实验结果表明CuBi_3S_5的禁带宽度约为0.66 eV。

硅晶片电阻率测量技术的研究

分析了硅晶片电阻率测试的重要性并介绍了国内外常用的电阻率测试方法,并对使用最广泛的工艺检测手段-四探针技术的原理、测准条件及发展状况进行了详细的介绍。

ITO薄膜方块电阻测试方法的探讨

针对ITO薄膜方块电阻测试方法,文章探讨了常规的四探针法与双电测四探针法在实际生产中的适应性、准确性。根据玻璃基板上的ITO薄膜和聚脂薄膜上的ITO薄膜的结构、物理特性不同特点,测试方块电阻时应注意的细节作出了必要的阐述。并对生产中有关方块电阻测试的注意事项作出详细说明。

基于单片机的四探针测试系统的研制

利用改进的Rymaszewski法自动消除探针纵向游移影响的优点,将它应用于斜置式方形探针测试法中;在斜置式方形四探针机械平台的基础上,完成了整个测试电路的硬件设计和软件编程,研制出一台具有输出高精度高稳定性恒流源的斜置式方形探针分析仪。该系统是基于单片机的智能化控制系统,实现了10μA^1mA、步长为10μA的高精度数字控制恒流源,具有较高精度的电压测量电路,并能和上位机PC进行RS-232串口通讯。

基于四探针法测量玉米叶片电阻率的研究

本文对四探针法测试薄层材料电阻率的原理进行了论述,重点分析了直线型四探针测量原理,并应用该原理制作了测试装置。利用自制四探针对已知电阻率的ITO导电玻璃基片进行测量,结果表明该装置是精确可靠的。通过将四探针装置与电化学工作站四电极系统相结合对玉米叶片进行测试,计算出叶片电阻率并与传统恒流源产生电压响应的方法进行比较。结果表明:利用四探针测试方法,借助电化学工作站四电极系统可以准确快捷地测定叶片的电阻率,并为进一步研究植物叶片的电特性提供了重要参考。