实验三（I)探针测量半导体或金属薄膜电阻率 一.实验目的 1.熟悉四探针测量半导体或金属薄膜电阻率的原理 2.掌握四探针测量材料电阻率的方法 二.实验原理 薄膜材料是支持现代高新技术不断发展的重要材料之一，己经被广泛地应用在 微电子器件、微驱动器/微执行器、微型传感器中。金属薄膜的电阻率是金属薄膜 材料的一个重要的物理特性，是科研开发和实际生产中经常要测量的物理特性，对金 属薄膜电阻率的测量也是四端法测量低电阻材料电阻率的一个实际的应用，它比传 统的四端子法测量金属丝电阻率的实验更贴近现代高新技术的发展。 直流四探针法也称为四电极法，主要用于半导体材料或超导体等的低电阻率的 测量。使用的仪器以及与样品的接线如图3-1所示。由图可见，测试时四根金属探 针与样品表面接触，外侧两根1、4为通电流探针，内侧两根2、3为测电压探针。 由电流源输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或 数字电压表测出其他二根探针的电压即V2(伏)。 流源 电位差计 样品 (a)仪器接线(b)点电流源(c)四探针排列 图3-1四探针法测试原理示意图 若一块电阻率为的均匀半导体样品，其几何尺寸相对于探针间距来说可以看作 半无限大。当探针引入的点电流源的电流为I,由于均匀导体内恒定电场的等位面 为球面，则在半径为r处等位面的面积为2π2，电流密度为 j=/2πr2 (3-1) 5151 实验三（I） 探针测量半导体或金属薄膜电阻率 一．实验目的 1. 熟悉四探针测量半导体或金属薄膜电阻率的原理 2. 掌握四探针测量材料电阻率的方法 二．实验原理 薄膜材料是支持现代高新技术不断发展的重要材料之一，已经被广泛地应用在 微电子器件、微驱动器/ 微执行器、微型传感器中。金属薄膜的电阻率是金属薄膜 材料的一个重要的物理特性,是科研开发和实际生产中经常要测量的物理特性，对金 属薄膜电阻率的测量也是四端法测量低电阻材料电阻率的一个实际的应用，它比传 统的四端子法测量金属丝电阻率的实验更贴近现代高新技术的发展。 直流四探针法也称为四电极法，主要用于半导体材料或超导体等的低电阻率的 测量。使用的仪器以及与样品的接线如图 3-1 所示。由图可见，测试时四根金属探 针与样品表面接触，外侧两根 1、4 为通电流探针，内侧两根 2、3 为测电压探针。 由电流源输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或 数字电压表测出其他二根探针的电压即 V23(伏)。 (a) 仪器接线 (b)点电流源 (c)四探针排列 图 3-1 四探针法测试原理示意图 若一块电阻率为的均匀半导体样品，其几何尺寸相对于探针间距来说可以看作 半无限大。当探针引入的点电流源的电流为 I，由于均匀导体内恒定电场的等位面 为球面，则在半径为 r 处等位面的面积为 2r 2，电流密度为 j=I/2r 2 (3-1)