四探针法测量原理图 四探针测试仪测量薄膜的电阻率 〈一〉 实验目的 1、理解四探针方法测量半导体电阻率的原理; 2、学会用四探针方法测量半导体电阻率。 〈二〉实验原理 本实验采用 SDY-5型双电测四探针测试仪。该仪器采用了四探针双位组合测量新技术,将范德堡测量方法推广应用到直线四探针上,利用电流探针、电压探针的变换,进行两次电测量,能自动消除样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素对测量结果的影响。因而每次测量不必知道探针间距、样品尺寸及探针在样品表面上的位置。由于每次测量都是对几何因素的影响进行动态的自动修正,因此显著降低了几何因素影响,从而提高了测量结果的准确度。所有这些,用目前大量使用的常规四探针测量方法所生产的仪器是无法实现的。 使用本仪器进行测量时,由于不需要进行几何边界条件和探针间距的修正,因而对各种形状的薄膜材料及片状材料有广泛的适用性。仪器特别适用于测量片状半导体材料电阻率以及硅扩散层、离子注入层、异型外延层等半导体器件和液晶片导电膜、电热膜等薄层 (膜)的方块电阻。 仪器以大规模集成电路为核心部件 ,特别采用了平面轻触式开关设计和各种工作状态 LED指示,并应用了微计算机技术 ,利用 HQ-710F型微计算机作为专用测量控制及数据处理器,使得测量、计算、读数更加直观、快速,并能打印全部预置和测量数据。 1、体电阻率测量: 当1、2、3、4四根金属探针排成一直线时,并以一定压力压在半导体材料上,在1、4两处探针间通过电流 I,则2、3探针间产生电位差 V 。 材料电阻率: (1 ) 探针系数 : (2 ) CIV12122320π1111CSSSSSS 2 式中:S1、S2、S3 分别为探针1与2,2与3,3与4之间距,用 mm 为单位时的值,S1=S2=S3=1mm, 每个探头都有自己的系数。一般 C62.80. 5 mm=6.280. 05cm。 若电流取 I = C 时,则ρ =V,可由数字电压表直接读出。 (a)块状和棒状样品体电阻率测量: 由于块状和棒状样品外形尺寸与探针间距比较,合乎于半无限大的边界条件,电阻率值可以直接由(1)、(2)式求出。 (b)薄片电阻率测量 薄片样品因为其厚度与探针间距比较,不能忽略,测量时要提供样品的厚度形状和测量位置的修正系数。 电阻率值可由下面公式得出: (3 ) 式中:ρ 0 为块状体电阻率测量值;W:为样品厚度(um);S:探针间距(mm); G(W/S)为样品厚度修正函数,可由...