普赛斯仪表 | 纳米材料霍尔效应/电阻率等电性能参数测试解决方案

 

纳米材料/纳米电子器件电学测试面临的挑战

1、纳米级尺寸

性能不同于宏尺寸材料与器件

状态变化快，对测试仪器响应速度有要求

2、测试信号微弱

多在样品研发阶段

单位面积产生的电压/电流的微弱信号

电流信号nA甚至pA级，对设备的微弱信号检测能力要求高

3、外部噪声干扰

需要降低外部噪声影响，屏蔽滤波，无干扰

降低热电噪声，材质、温度

适当的连接方式：四线制，降低线损压降；三同轴GUARD方式，降低线缆漏电流

 

纳米材料电学性能的表征和分析

1、霍尔效应测试

当电流垂直于外磁场通过纳米材料时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生附加电场，从而在半导体两端产生电势差，这一现象称为霍尔效应。霍尔效应测试常用的测试方法是范德堡法，并在测试时外加磁场。

2、电阻率测试

二维纳米材料（如石墨烯）电阻率测试是重要的测试项目，测试方法主要为四探针法与范德堡法。

 

纳米材料高温原位表征技术

高温原位表征系统基于高精度数字源表，控制MEMS芯片在原位样品台内对样品构建精细热场自动调控及反馈测量系统，并结合透射电子显微镜(TEM）研究材料在不同热场条件下发生结构相变、形貌变化、物性变化以及电性变化等关键信息，是纳米材料结构表征科学最新颖、最有发展空间的表征技术之一。

 

纳米材料的典型应用及电性能测试方案

1、纳米电极材料应用及测试表征

碳纳米管具有优异的机械性能和电化学性能，电导率及循环伏安法是表征电极材料电性能的重要手段，循环伏安法测试过程中，使用较多的是三电极系统和两电极体系。

 

2、双极板(BPP)材料应用及测试表征

极板(Bipolar plate，以下简称BP）是燃料电池的一种核心零部件，作为核心部件，体电阻率测试是双极板材料性能的重要表征技术之一。

 

3、纳米发电材料应用及测试表征

由于纳米发电自身的技术原因，在测试时具有电流信号微弱（低至μA甚至nA级）；内阻大，开路电压很难测准；信号变化快，难以捕获电压或电流峰值等特点。推荐使用普赛斯S系列直流源表、P系列脉冲源表或CS系列插卡式多通道源表，搭配上位机软件，可实现纳米发电材料输出电压以及输出电流随时间变化的曲线：V-t、I-t等，适用于摩擦发电、水伏发电、温差发电等纳米发电研究领域。

 

4、纳米压敏陶瓷材料应用及电性能测试表征

压敏电阻的电学特性主要包括压敏电压、漏电流、封装耐压、响应度等方面。由于器件本身耐压高，测试需要高压，同时需要nA级小电流测量能力，推荐使用普赛斯P系列脉冲源表或E系列高电压源测单元，P系列脉冲源表具备300V高压，小电流低至1pA；E系列高压源测单元最大电压高达3500V、最小电流低至1nA。

 

5、有机场效应晶体管应用及测试表征

有机场效应晶体管（OFET）是一种利用有机半导体组成的场效应晶体管。主要性能指标有迁移率、开关电流比、阈值电压三个参数，通常用输出特性曲线和转移特性曲线来表征。推荐使用普赛斯SPA6100半导体参数分析仪来进行I-V测试以及C-V测试。