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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半导体材料电导率半导体电阻率的测量半导体材料的电阻率，是判断材料掺杂浓度的一个主要参数，它反映了补偿后的杂质浓度，与半导体中的载流子浓度有直接关系。最早用来测量电阻率P的方法是用一个已知尺寸的矩形样品来测量电阻尺，直接利用=(VS)(IL)得到电阻率，但对于半导体材料，这样测量的电阻率将包括一个不可忽略的接触电阻项。金属探针与半导体相接触的地方有很大的接触电阻，这个电阻甚至远远超过半导体本身的体电阻。因此不能用直接法测量半导体材料的电阻率。常用的接触式测量半导体材料电阻率的方法主要有
2、如下几种：两探针法；三探针法；四探针法；单探针扩展电阻法；范德堡法。在这篇文章中，我们将主要介绍各种测量半导体电阻率的方法。两探针法两探针法的主要想法，是利用探针与体电阻直接接触，避免了与测试电阻的接触从而消除误差。试样为长条形或棒状，且视为电阻率均匀分布。利用高阻抗的电压计测量电阻上的电压从而得到流过半导体的电流，再利用电压计测得半导体上流过单位长度的电压压降，再测得长度L，从而得到=/(I*L)，S为试样表面积。三探针法三探针法适用于测量相同导电类型，低阻衬底的外延层材料的电阻率。该方法是利用金属探针与半导体材料接触处的反向电流电压特性、测定击穿时的电压来获得材料电阻率的知识的。金半接触反
3、向偏置时，外电压几乎全部降在接触处，空间电荷区中电场很大，载流子在电场作用下与晶格原子发生碰撞电离。随着外电场增加，发生雪崩击穿，击穿电压与掺杂浓度有关，具体关系由经验公式给出，再根据电阻率与杂质浓度的关系图线，从而可以得到材料的电阻率。四探针法直线四探针法是用针距约为1毫米的四根探针同时压在样品的平整表面上，。利用恒流源给l、4探针通以一个小电流，然后用高输入阻抗的电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压。利用高阻值电压计测得2、3探针间的电压值，从而根据公式=V23*C/I。C为探针系数是常数，I则为流过半导体的电流大小。四探针法比二探针法好，它可以测量样品沿径向分布的断面电阻率。单探针拓
4、展电阻法单探针扩展电阻法适用于测量体材料的微区均匀性及外延材料、多层结构或扩展层等材料的电阻率或电阻率分布。此法可以确定体积为10-10厘米3的区域的电阻率。这种方法是利用一根金属锇(或钨钴合金)尖探针来探测样品表面电阻率的。要求探针材料硬度大并且耐磨，样品正面要进行很好的机械抛光，样品背面要用大面积超声波焊接来制作欧姆接触。探针固定在探针臂系统上，使其与样品表面始终保持垂直。根据推算我们可以得到，Rs=V/I=/(2r0),r0为针球面半径。实际上，对于脆性的半岛体材料，探针尖与样品表面的接触面的真正几何形状为一个半径为a的圆。此时=Rs/4a。a为有效接触点半径，它的计算与金属与半导体的杨
5、氏弹性模量，在探针尖的压力有关。范德堡法1958年范德堡出一种接触点位于晶体边缘的电阻率测量方法。该方法适用于厚度均匀、无孤立孔洞的片状样品。目前，砷化镓材料和硅外延衬底材料的测试多用此法。对于任意形状的片状样品，在其边缘处取四个接触点如图，AB垂直于CD。测量任意两接触点间的电流，如AC间的电流IAC，测量其余两接触点的电压VBD，则得到R1=VBD/IAC。同理再取一对组合得到R2.。根据范德堡推算出的公式，其中的函数为范德堡修正函数，可以通过查表得到。范德堡法的优点在于对于任意形状的半导体都可以进行测量，但是，测量的方法要求在边缘取点，这就导致了这个测量方法只能得到整体的电阻率，而不能测
6、出微段区域的电阻率。四探针法测量半导体的电阻率一、实验目的1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。二、实验原理1.电阻的测量电性能是材料的重要物理性能之一，材料导电性的测量就是测量试样的电阻或电阻率。电阻的测量方法很多，若精度要求不高，常用兆欧表、万用表、欧姆表及伏安法等测量；若精度要求比较高或阻值在10-6102的材料电阻测量时，需采用更精密的测量方法。常用的几种方法如下：双臂电桥法：根据被测量与已知量在直流桥式线路上进行比较而得出测量结果，其精确测量电阻范围为10-610-3，误差为%。
7、缺点：受环境温度影响较大。直流电位计测量法：一种比较法测量电动势，通过“串联电路中电压与电阻成正比”计算得出电阻。其可测量10-7V微小电动势。优点：导线和引线电阻不影响测试结果。直流四探针法：主要用于半导体或超导体等低电阻率的精确测量。冲击检流计法：主要用于绝缘体电阻的测量，将待测电阻与电容器串联，用冲击检流计测量电容器极板上的电量。通过检流计的偏移量来计算待测电阻，可测得绝缘体电阻率高达10151016cm。2.电阻率的测量电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用。电阻率是半导体
8、材料的重要电学参数之一，硅单晶的电阻率与半导体器件的性能有密切联系。因此电阻率的测量是半导体材料常规参数测量项目之一。测量电阻率的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。而四探针法则是目前检测半导体电阻率的一种广泛采用的标准方法。它具有设备简单、操作方便、精度较高、对样品的几何形状无严格要求等优点。3.直流四探针法测试(转载于:写论文网:半导体材料电导率)原理体电阻率测量：当1、2、3、4根金属探针排成直线时，并以一定的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。材料的电阻率为式中C为探针系数，由探针几何位置决定。当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无限大条件时
9、图1四探针测量原理图式中：S1、S2、S3分别为探针1与2，2与3，3与4之间的间距。探头系数由制造厂对探针间距进行测定后确定，并提供给用户。每个探头都有自己的系数，C，单位为cm。当S1=S2=S3=1mm时，C=2。若电流取I=C时，则=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也探针间距比较，合乎与半无限大的边界条件，电阻率值可以直接由，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、形状和测量位的修正系数。电阻率可由下面公式得出：为样品形状和测量位置的修正函数。W样品厚度(m)；S探针间距(mm)
10、当圆形硅片的厚度满足W/S时，电阻率为：扩散层的方块电阻测量：当半导体薄层尺寸满足于半无限大平面条件时：值可由V表中直接读出。若取I=，则R式中：为块形体电阻率测量值为样品厚度与探针间距的修正函数，可由相关表格查得三、仪器结构特征本实验中采用的SX1944型数字式四探针测试仪电气部分原理方框图如图2所示。图2仪器分为主机和测试架两部分，其中主机部分由高灵敏度直流数字电压表、恒流源、电源、DC-DC变换器组成。为了扩大仪器功能及方便使用，还设立了单位、小数点自动显示电路、电流调节电路、自校电路和调零电路。仪器+12V电源经过DC-DC变换器，由恒流源电路产生一个高稳定度恒定直流电流，其量程分别为
11、10A、100A、1mA、10mA、100mA五档。在各档电流量程中，输出电流值均连续可调。此恒定电流输送到1、4探针上，在样品上产生一个直流电位差，被2、3探针检出，由高灵敏度、高输入阻抗的直流电压放大器中将直流电压信号放大，再经过双积分A/D变换器将模拟量变换为数字量，经由计数器、单位、小数点自动转换电路显示出测量结果。仪器设立了“粗调”、“细调”调零电路，以产生一个恒定的电势来抵消试中探针与半导体材料样品接触时产生的接触电势和整流效应的影响。仪器的自校电路中备有精度为%、阻值为的标准电阻，作为自校电路的基准。通过自校电路可以方便地对数字电压表和恒流源的精度进行校准。测试架由探头及压力传动
12、机构、样品台构成。见图3图3测试架结构图四、实验设备及试样1.实验设备型号：SX1944数字式四探针测试仪，规格：测量范围：电阻率：10-4105cm；方块电阻：10-3106；薄膜电阻：10-4105。可测半导体材料的尺寸：15100mm。电压表参数：量程200mV,误差%，读数2字，最大分辨率10v；电流表参数：输出0100mA连续可调,误差%，读数2字；探头参数：探针间距1mm，探针直径，压力02kg可调。2.试样表面要求：洁净干燥。五、实验步骤1.打开SX1944四探针测试仪主机开关，预热，室内温度及湿度使之达到测试要求。2.测量并记录试样的厚度和直径3.打开电脑桌面软件SX1944，
13、选取测薄圆片的电阻率4.输入相关实验参数：试样标识、厚度、直径5.点击“测试”，选择自动电流量程，根据弹出的对话框压下探头，调节电流，然后点击“确认”，对系统进行初始化。6.点击“测试”，选择“自动测试”，根据弹出的对话框调节电流，点击“确认”，即可进行测量显示。六、数据处理1.多次测量去平均值，减小测量误差探针间距：薄片边长：d/s=2.分析测量电阻率中误差的来源七、注意事项1.压下探头时,压力要适中,以免损坏探针2.由于样品表面电阻可能分布不均,测量时应对一个样品多测几个点,然后取平均值3.样品的实际电阻率还与其厚度有关,还需查附录中的厚度修正系数,进行修正试验六半导体材料的方阻和电阻率的
14、测量研究一、实验目的:1掌握四探针法测量半导体材料方阻的基本原理和方法。2掌握半导体电阻率的测量方法。3.掌握半导体阻值与光照及温度的关系。二、实验原理：四探针法是用针距约为1mm的四根金属同时排成一列压在平整的样品表面上，如图1-1所示，其中最外部二根与恒定电流源连通，由于样品中有恒电流I通过，所以将在探针2、3之间产生压降V。该电流I、压降V与样品方阻R的关系为V?CR式中C为修正因子。如果测量中选择的电流大小等于修正因子C，那么方阻R应满足下列关系：R=V(/)(1-2)图11测量方阻的四探针法原理通过以上分析可以知道只要测量电流大小等于修正因子C，材料的方阻就等于2、3二探针之间的电压。半导体材料的电阻率的测量方法很多，可以直接测量电阻率，也可以先测量电阻，再通过计算得到电阻率，因为电阻R等于：lR?s式中为材料的电阻率，l为材料的长度，s为材料的横截面积。三、实验内容：1用四探针法测量不同尺寸硅片的方阻；2比较表面粗糙度对半导体材料的影响。3.在有光照和无光照条件下观察硅片方阻值的变化。4测量电阻随温度的变化规律。四、实验仪器：SZ-82数字式四探针测试仪；D415/ZM四探针测试仪；TH2512B智能直流低电阻测试仪；FJ2816RLC自动测量仪。五、实验步骤：1.用四探针仪测量方阻(1)将仪器接上电源，打开仪器电源开关，使其预热十
