4金属薄膜电阻率的测量

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1、..5金属薄膜电阻率的测量一．实验目的1.熟悉四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法。2.了解影响电阻率的测量的各种因素及改进措施。二．实验仪器RTS-5型双电测四探针测试仪三．实验原理双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式（见图1）将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量，测量过程如下：1.进行I14V23组合测量：电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+；电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-；计算正反向测量平均值：V23＝(V23+＋V

2、23-)／2；2.进行I13V24组合测量：电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压V24+；....电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压V24-；计算正反向测量平均值：V24＝(V24+＋V24-)／2；1.计算（V23／V24）值；（以上V23、V24均以mV为单位）2.按以下两公式计算几何修正因子Ｋ：若1.18＜（V23／V24）≤1.38时；K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2；,(1)若1.10≤（V23／V24）≤1.18时；K＝－15.85＋26

3、.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2；,(2)3.计算方块电阻R□：Ｒ□＝Ｋ·(V23／Ｉ)(单位：Ω／□)；,(3)其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；V23为从２、３针测得电压V23+和V23-的平均值，单位：mV；4.若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ：ρ＝R□·W·F(W/S)／10(单位：Ω.cm)；,(4)其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□；W为样片厚度，单位：mm（W≤3mm）；S为探针平均间距，单位：mm；F(W/S)为厚度修正系数；5.计算百分变化率（以测试样品电阻

4、率ρ为例）：....ρM－ρm最大百分变化（％）＝─────×100％,(5)ρm│ρa－ρc│平均百分变化（％）＝─────────×100％,(6)ρc２（ρM－ρm）径向不均匀度Ｅ（％）＝──────────×100％,(7)ρM＋ρm以上式中：ρM、ρm分别为测量的电阻率最大值与最小值，单位：Ω.cm；ρc为第1、2点（即圆片中心测量点）测量平均值，单位：Ω.cm；ρa为除第1、2点外其余各点的测量平均值，单位：Ω.cm；（若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρM、ρm、ρa、ρc分

5、别改成ＲM、Ｒm、Ｒa、和Ｒc。其公式意义与ρM、ρm、ρa、ρc相似）。四．实验步骤1.将主机、探针测试台、四探针探头、计算机连接，开启主机，启动RTS-5双电测四探针软件测试系统2.放置样品于测试台，操作探针台压下探针，使样品接通电流3.选择对样品要进行的测试类别，及输入相关测试基本参数....1.执行【测量】功能→按弹出提示窗口调节主机电位器使主机电流显示为此值→按【确定】按钮继续测量执行【自动测量】功能→按弹出提示窗口调节主机电位器使主机电流显示为45.32μA→按【确定】按钮继续测量2.【实时采集两次

6、组合模式下的电压值】窗口实时显示两次组合模式下电压的正反向、平均值；【统计测试数据】窗口显示样品测试点的测量数据3.对测量数据进行打印、保存、生成EXCEL文件响电阻率测量的各种因素及改进措施1、环境温湿度一般材料的电阻值会随环境温度及湿度的升高而减小。所以相比较而言，表面电阻(率)对环境湿度比较敏感，而体电阻(率)则对温度较为敏感。湿度增加，表面泄漏增大，体电导电流也会增加。温度升高，载流子的运动速率加快，介质材料的吸收电流和电导电流会相应增加，据有关资料报道，一般介质在70C时的电阻值仅有20C时的10％。

7、因此，测量材料的电阻时，必须指明试样与环境达到平衡的温湿度。2、测试电压及电场强度介质材料的电阻(率)值一般不能在很宽的电压范围内保持不变，即欧姆定律对此并不适用。常温条件下，在较低的电压范围内，电导电流随外加电压的增加而线性增加，材料的电阻值保持不变。超过一定电压后，由于离子化运动加剧，电导电流的增加远比测试电压增加的快，材料呈现的电阻值迅速降低。由此可见，外加测试电压越高，材料的电阻值越低，以致在不同电压下测试得到的材料电阻值可能有较大的差别。值得注意的是，导致材料电阻值变化的决定因素是测试时的电场强度，而

8、不是测试电压。对相同的测试电压，若测试电极之间的距离不同，对材料电阻率的测试结果也将不同，正负电极之间的距离越小，测试值也越小。....3、测试时间用一定的直流电压对被测材料加压时，被测材料上的电流不是瞬时达到稳定值的，而是有一衰减过程。在加压的同时，流过较大的充电电流，接着是比较长时间缓慢减小的吸收电流，最后达到比较平稳的电导电流。被测电阻值越高，达到平衡的时间则越长。因此，测量时为