基于范德堡法的非饱和土电阻率测试方法

电阻率法是实现无干扰土体压实度及水分迁移测试的一种有效方法。范德堡法(vdP法)广泛应用于半导体等材料的电阻率测量领域,有较高的精度,将该方法引入非饱和土电阻率测试,研发了一种只接触土体表面而不破坏土体结构的土体电阻率测试装置及方法,装置由钛电极片、交流恒流源、电压采集及数据处理系统4部分组成。采用此装置对某粉黏土的电阻率进行了测试研究,验证了电极尺寸、试样高度以及温度对于测试精度的影响;测试了不同含水率、压实度下土体电阻率的变化规律,试验表明所提供的测试方法具有精度高、测试稳定、对土样无干扰等优点。

基于范德堡法的溶液电导率绝对测量方法

将范德堡电阻率测量方法用于溶液电导率的测量中，设计了封闭式四电极电导池；测量系统采用交流微电流源提供激励信号，对响应信号进行放大与处理，通过微机系统实现与上位机的通信与控制。研究了范德堡法电导率测量的影响因素，通过对标准溶液的测量，验证了该方法测量范围可达0～40 mS／cm、测量误差控制在±1％，可以作为电导率基准测量方法。

范德堡法样品电极位置对测量结果的影响

范德堡法样品电极位置对测量结果的影响王富咸，宋斌，王彤涵（北京有色金属研究总院１０００８８）关键词：范德堡法，霍尔效应，电极，电阻率（一）引言霍尔效应是研究半导体性质的一种基本方法，并广泛用于常规测量，１９５８年ＶａｎｄｅｒＰａｕｗ（Ｖｄｐ）提出在任...

测量范德堡法电阻率和霍尔电压

半导体材料研究和器件测试通常要测量样本的电阻率和霍尔电压。半导体材料的电阻率主要取决于体掺杂,在器件中,电阻率会影响电容、串联电阻和阈值电压。霍尔电压测量用来推导半导体类型(n还是p)、自由载流子密度和迁移率。为确定半导体范德堡法电阻率和霍尔电压,进行电气测量时需要一个电流源和一个电压表。为自动进行测量,一般会使用一个可编程开关,把电流源和电压表切换到样本的所有侧。4200A-SCS参数分析仪拥有4个源测量单元(SMUs)和4个前置放大器(用于高电阻测量),可以自动进行这些测量,而不需可编程开关。用户可以使用4个中等功率SMU(4200-SMU,4201-SMU)或高功率SMU(4210-SMU,4211-SMU),对高电阻材料,要求使用4200-PA前置放大器。

基于范德堡法测试金属薄膜电阻率的改进

范德堡法是测试金属薄膜电阻率的有效方法之一,由于范德堡法测试金属薄膜电阻率的过程较为繁琐,本文采用金属铟为接触电极,设计可集成样品的压力装置和测试电路,能方便、准确、无损伤地表征金属薄膜的表面电阻.根据薄膜厚度和求解范德堡方程,可以高效得到金属薄膜电阻率.

绝对法纯水电导率测量系统研究

为实现对于纯水电导率的准确测量,研究了基于范德堡原理的电导率绝对测量方法,设计了封闭式四电极电导池,构建了一套封闭恒温的纯水电导率测量系统。通过实验进行测量精度分析,并评定了该测量系统的不确定度,证明该方法在纯水电导率测量领域能作为基准方法使用,具有较高的精度以及可溯源性。

微区薄层电阻测试方法的研究

对国内外开展微区薄层电阻测试的方法进行了综述,特别对改进范德堡四探针技术方法的测试原理、测试过程与测试结果进行了论述与分析,对微区电阻测试方法的进一步发展提出了一种可操作的方法。

交/直流薄膜方块电阻测试系统设计与分析

四探针法测量薄膜方块电阻具有测量精度高、稳定性好等优点,被广泛应用于薄膜器件制备、半导体微区掺杂等领域。为了提高薄膜方块电阻的测试速度及精度,以改进的范德堡法原理为基础,采用压控电流源方式输出稳定的电流,利用LabVIEW软件搭建了一套能使用交/直流测量薄膜方块电阻的测试系统。为了验证该测试系统的合理性及测试速度,选取Pt金属薄膜作为被测样品进行方块电阻的测量。测试结果表明,直流法和交流法都能精确测量薄膜方块电阻,直流法和交流法的单次测试时间分别为0378 s和0317 s,系统的测试速度优于商用280SI半导体设备。交流法测试Pt金属薄膜方块电阻的抗干扰能力比直流法强。该系统为被测样品选取合适的测试电流和测试方法提供了参考,对薄膜样品进行变温电阻率连续测量具有重要意义。

四探针技术测量薄层电阻的原理及应用

对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述,重点分析了常规直线四探针法、改进范德堡法和斜置式方形Rymaszewski 法的测试原理,并应用斜置式Rymaszewski 法研制成新型的四探针测试仪,利用该仪器对样品进行了微区(300μm×300μm)薄层电阻测量,做出了样品的电阻率等值线图,为提高晶锭的质量提供了重要参考。

非饱和粉土路基内水分迁移规律试验研究

动载作用下非饱和粉土路基内部的水分迁移规律,对研究重载铁路在浸水状态下的路基稳定具有重要意义。基于范德堡原理,利用土样的电阻率特性,研制出一套基于GDS动三轴仪的非饱和土样含水率分布规律测试系统。利用该系统开展浸水动三轴试验,并对试验过程中非饱和试样的分层含水率进行连续测试,探究土样的初始压实度、动载的动应力幅值对非饱和土样内部水分迁移的影响规律。结果表明:该测试系统可在动三轴试验过程中对非饱和试样的分层含水率进行实时、无损、连续地测定,测试结果的最大误差为0.7%;非饱和土样在动载作用下随其含水率逐渐增大,土样的初始压实度对电阻率的影响程度减弱,接近饱和含水率时可忽略;土样初始压实度、含水率与土体电阻率具有确定的函数表达式,并具有良好的相关性及唯一性。结合试验结果分析认为:降雨及动荷载共同作用下,路基内水分在某一深度土体积聚,该区域孔隙水压力增大,强度降低,导致翻浆冒泥病害的发生;路基压实度及列车轴重增大,均会抑制路基内水分向下部迁移,有助于路基的稳定,但轴重增加,可能导致路基的失稳,当轴重大于临界动应力时,路基将发生破坏。

微区薄层电阻四探针测试仪及其应用

用斜置的四探针方法 ,依靠显微镜观察 ,将针尖置于微区图形的四个角区 ,用改进的范德堡公式可以得到微区的薄层电阻。文中对测准条件作了分析。并用该仪器测定了硼扩散片的薄层电阻分布。在测试过程中应用微处理器 。

微区薄层电阻四探针测试仪及其应用

用斜置的四探针方法,依靠显微镜观察,将针尖置于微区图形的四个角区,用改进的范德堡公式可以得到微区的薄层电阻。本文对测准条件作了分析。并用该仪器测定了硼扩散片的薄层电阻分布。在测试过程中应用微处理器,加快了计算速度。

Hg_(1-x)Mn_xTe晶片电学参数的测量及分析

采用范德堡法分别在77K和室温下对多个Hg1-xMnxTe晶片的电学性能进行了测量,发现部分晶片在77K下的导电类型为p型,而在室温下却为n型。通过理论分析对此现象进行了解释。分析表明:Hg1-xMnxTe晶片中电子迁移率与空穴迁移率的比值较大和Hg1-xMnxTe的禁带较窄是造成晶片导电类型转变的主要原因。对所测其它电学参数的理论分析表明范德堡法不适合用于Hg1-xMnxTe晶片室温时的载流子浓度和迁移率的测量,但仍可用其对晶片室温时的电阻率和霍尔系数进行测量。

DAC垫片孔侧壁绝缘程度对电导率测量结果的影响

通过有限元方法,计算了DAC内垫片孔侧壁与样品发生不同程度短路的情况下,范德堡法测量样品电阻率的相对误差.发现垫片孔侧壁与样品短路面积小于20%时,相对误差可以控制在10%以内.而当短路面积超过25%时,相对误差迅速增大.研究中还发现,电极越靠近样品边缘,相对误差越小.

低维半导体器件电阻率的测试理论与实验研究

针对二维和三维半导体器件的电阻率测试进行了详细的理论分析和实验研究.阐述了常规四探针法、改进的四探针法以及两探针法的使用范围,重点讨论了范德堡方法在低维半导体材料电阻率测试中的应用.以NiCo_(2)O_(4)外延薄膜为例,具体分析了材料的导电机理.

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。

排水过程三轴试样含水率分布演化规律研究

三轴试验过程中试样含水率分布实时测试对吸力平衡判断、剪切速率确定和湿化变形等研究具有重要意义。通过扩展范德堡电阻率测试理论(vdP),提出了柱状土体含水率测试理论;在此基础上,研发一种厚度仅为0.1mm的柔性印刷电极及配套的范德堡法集成测试装置。通过设计围压与温度敏感性因素试验,验证装置兼容性和可靠性。最后开展了恒压状态下的三轴干湿循环试验,并对试验过程中试样分层电阻率进行监测。试验结果表明,本套试验装置需要至少120k Pa静围压预压,以保证电极与试样完全贴合;同时试验全程静围压不低于20k Pa以保持电极紧密贴合。温度对电阻率测试精度具有一定的影响,Campbell模型可以有效修正温度带来的测试误差。浸水过程中,试样电阻率从下至上依次降低;排水过程中,试样电阻率由顶到底逐渐降低;最后提出了脱湿过程的试样分层含水率计算方法并且分析了含水率分布演化规律。

掺硫LEC-GaP单晶载流子的分布

采用高压液封直拉法生长2英寸N型掺硫GaP单晶,通过浮舟技术控制直径.按照理论公式计算出掺杂量,采用范德堡法测试掺硫GaP单晶头部、中部和尾部的载流子浓度.分析了固液界面形状对载流子分布的影响,在平坦的固液界面下得到的单晶载流子分布更为均匀.探讨了浮舟控径单晶横向和纵向载流子分布及其影响因素.比较和讨论了浮舟控径和无舟计算机闭环控径单晶纵向载流子分布,表明采用浮舟控制及工艺,造成晶体生长过程中分凝系数及补偿度的变化,使得晶体纵向载流子浓度先降低后升高,提出了通过变速拉晶,可以改善单晶纵向载流子均匀性.讨论了浮舟质量对载流子分布的影响,采用质量较大的浮舟生长GaP单晶,其纵向载流子分布更均匀.

重掺InP生长的InGaAs外延层迁移率的测量

通过衬底剥离技术对以重掺N型磷化铟(N^+-InP)衬底生长的In_(0.53)Ga_(0.47)As外延层的迁移率测量方法进行了研究。首先,采用环氧树脂胶将In_(0.53)Ga_(0.47)As外延层粘贴在半绝缘蓝宝石衬底上,以盐酸溶液腐蚀掉InP衬底;之后,采用扫描电子显微镜能谱及金相显微镜对InP衬底的剥离情况及In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜的损伤情况进行了检测;最后采用范德堡法对粘贴在半绝缘蓝宝石衬底上的In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜的迁移率进行了测量。通过对比试验得出,剥离InP衬底的In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜的迁移率测量结果与理论值符合较好,与真值偏差在20%以内。

大直径硅片微区电阻率的表征

介绍了改进的范德堡法和鲁美采夫斯基法,即此时用方形四探针分别替代边缘的触点和直线四探针,在大直径硅片上进行微区电阻率的测量。我们采用灰度法和模糊数学分类测得数据,并将它们分别在硅片上绘制出电阻率分布图。所得大型硅片上电阻率分布图已用于指导工程技术人员的集成电路生产和单晶锭生长,取得了较好的效果。