文档介绍：探针方法测量半导体的电阻率
〈一〉实验目的
〈二〉实验原理
〈三〉仪器结构特征
〈四〉操作步骤
〈五〉注意事项
〈六〉技术参数
<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
1、体电阻率测量:
四探针法测量原理图
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
式中:S1、S2、S3分别为探针1与2,2与3,3与4之间距,用cm为单位时的值,S1=S2=S3=1mm. 每个探头都有自己的系数。C。
若电流取I = C 时,则ρ=V,可由数字电压表直接读出。
探针系数
(1)
(2)
(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)簿片电阻率测量
簿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:
式中:ρ0 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,可由附录IA或附录1B查得;
D(d/S)为样品形状和测量位置的修正函数,可由附录2查得。W/S<,实用。
当圆形硅片的厚度满足W/S<,电阻率为:
2、带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时:
若取I = I0,I0为该电流量程满度值,则R0值可由数字表中直接读出的数乘上10后得到。
<三> 仪器结构特征
数字式四探针测试仪主体部分由高灵敏度直流数字电压表、恒流源、电源、DC-DC电源变换器组成。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、自校电路和调零电路。