低维半导体器件电阻率的测试方法

 

电阻率的测试方法多样，应根据材料的维度（如块体、薄膜、低维结构）、形状及电学特性选择合适的测量方法。在低维半导体材料与器件的研发和生产中，电阻率作为反映材料导电性能的关键参数，其精确测量对器件性能评估和质量控制具有重要意义。Xfilm 埃利四探针方阻仪凭借高精度和智能化特性，可为低维半导体材料的电学性能检测提供了可靠解决方案。下文将系统阐述常规四探针法、改进的四探针法、两探针法的原理与应用。

常规四探针法测试三维块体材料的电阻率

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四探针法测量半无限大半导体器件示意图

常规四探针法广泛应用于三维块体半导体材料的电阻率测量。该方法要求样品近似为半无限大均匀介质，四根探针以等间距直线排列。

实施需满足关键条件：样品表面平整；探针需有适当尖度，接触半径远小于间距。测量时需用高阻抗电压表测电压，确保电压探针间无电流，避免干扰电场分布。非半无限大样品还需引入修正因子校正结果。

改进的四探针法测试薄膜器件的电阻率

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改进的四探针法测试薄膜器件的示意图 

对于薄膜材料，由于其尺寸有限，常采用改进的四探针法。该方法通过独立设置电流引线和电压引线，显著减小接触电阻和引线电阻的影响。

改进的四探针法通过四根导线固定器件于样品托，减少导线与接头对测量的影响：外侧两引线通电流，中间两独立引线测电位差。因电压表输入阻抗极高，电压引线电流可忽略，能准确测得样品真实电压降，分离电流与电压通路，彻底消除接触电阻影响，显著提升低维半导体器件的电阻率测量准确性。

两探针法测试高阻器件的电阻率

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两探针法测试薄膜器件的示意图

两探针法是高阻（>10MΩ）半导体器件电阻率测量的常用手段，核心是通过两根探针与样品形成欧姆接触，向样品注入 μA 级恒定小电流，同时测量探针间电位差，依据欧姆定律计算电阻后推导电阻率。因高阻器件易受接触电阻和漏电流干扰，测量需采用输入阻抗≥10¹²Ω 的设备，且探针需经低电阻处理，该方法只适用于高阻器件电学性能初步表征。

四探针测量技术是低维半导体材料电阻率检测的关键手段，在材料研究与器件生产中不可或缺。常规四探针法、改进四探针法各有优势，需根据材料维度和电阻范围选择合适的测试方法。通过严格控制探针间距、接触压力、电流大小及环境因素等实验条件，可实现高精度电阻率测量，为低维半导体材料研发与器件性能优化提供支撑。

Xfilm埃利四探针方阻仪

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Xfilm埃利四探针方阻仪用于测量薄层电阻（方阻）或电阻率，可以对最大230mm 样品进行快速、自动的扫描， 获得样品不同位置的方阻/电阻率分布信息。

超高测量范围，测量1mΩ~100MΩ

高精密测量，动态重复性可达0.2%

全自动多点扫描，多种预设方案亦可自定义调节

快速材料表征，可自动执行校正因子计算

本文使用基于四探针法的Xfilm埃利四探针方阻仪，凭借智能化与高精度的表面电阻测量优势，助力低维半导体器件电阻率的测试，推动电子器件领域的材料检测技术升级。

#四探针 #方阻测量 #薄膜电阻 #表面电阻测量

原文参考：《低维半导体器件电阻率的测试理论与实验研究》

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