衬底表面纳米、亚微米尺度薄膜 方块电阻的无损测试 四探针法.docxVIP

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衬底表面纳米、亚微米尺度薄膜方块电阻的无损测试四探针法

1范围

本文件规定了采用导电橡胶探头进行衬底表面纳米、亚微米尺度薄膜方块电阻四探针无损测试的方法。

本文件适用于目测平坦且表面存在纳米、亚微米尺度薄膜样品的方块电阻测定，方块电阻测试范围为1×10-4Ω/□~1×104Ω/□。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T1551-2021硅单晶电阻率测定直排四探针法和直流两探针

GB/T14141-2009硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

薄膜film

同长度与宽度相比厚度极小，可随意限定最大厚度的薄而平的制品。

[来源：GB/T33376-2016，定义2.1.5，有修改——删减了“通常按卷状提供”描述]

3.2

四探针fourpointprobe

测量材料电阻率的一种点探针装置/其中一对探针用来通过流经样品的电流，另一对探针测量因电流引起的电势差。

[来源：GB/T14264-2009，术语3.97]

3.3

方块电阻sheetresistance

Rs

半导体或薄金属膜的薄层电阻，与电流平行的电势梯度对电流密度和厚度乘积的比。注：也称薄层电阻。

[来源：GB/T14264-2009，术语3.221]

4方法原理

2

使用直排四探针测量装置、使直流电流通过试样上两外探针，测量两内探针之间的电位差，引入与试样几何形状有关的修正因子，计算出方块电阻。测试示意图见图1。

图1直排四探针法测试方块电阻的示意图

方块电阻计算公式如式（1）为所示：

(1)..................................................................................

(1)

式中：

Rs——为方块电阻，单位为欧姆/□(Ω/□);

F——修正因子，根据试样几何形状与探针修正因子，从仪器自带的修正系数表查询，也可以见GB/T1551-2021或GB/T14141-2009；

V——测得的电势差，单位为毫伏（mV）；

I——测得的电流，单位为毫安（mA）。

5仪器

5.1仪器组成

仪器由四探针测试仪主机、四探针测试台、带导电橡胶探针的探头、数据采集与处理系统等部分组成。

5.2技术要求

5.2.1四探针测试仪主机、四探针测试台应符合GB/T1551-2021中的规定。

5.2.2测试探头：用体积电阻小于10mΩ·cm的导电橡胶探针制成，四探针应以等距离直线排列。探针间距及针尖状况应符合GB/T1551-2021中的规定。

6测试环境

测试温度：23℃±5℃;测试湿度：相对湿度不超过65%。

7测试步骤

3

7.1仪器在测试环境下开机预热30分钟以上。

7.2将目测平坦的样品置于测试环境下至少30分钟。

7.3可将试样表面分为五个测试区域，应至少选择一条对角线上的3个测试区域进行测试，其中应包括样品的几何中心（如图2）。每个测试区域应至少测试3次，且所选测试点的探针探头边缘到试样边缘的距离至少大于探针间距的10倍以上。

图2样品测量位置示意图示意图

7.4数据记录并计算，可参照表1。

表1方块电阻测试数据记录与结果表

试样

名称

测试

区域

测试点方块电阻

/Rs

（单位：Ω/□)

局部方块电阻

/Rs

（单位：Ω/□)

试样方块电阻

/Rs

（单位：Ω/□)

标准差

7.5测试示例参加附录A。

8结果计算

4

方块电阻测试结果可由仪器直接读出，或根据仪器测试参数结果，按公式（1）计算。

9报告

测试报告中应至少包括以下内容：

a)测试日期；

b)测量者；

c)试样的描述；

d)方法标准；

e)测试结果。

5

附录A

（资料性附录）

测试示例

A.1试样

图A.1PET基底石墨烯薄膜

A.2仪器

A.2.1四探针方块电阻测量仪

A.2.2导电橡胶探针探头

图A.2导电橡胶探针探头

A.3测量步骤

A.3.1带导电橡胶探针探头的四探针方块电阻测量仪在23℃,湿度不超过65%的测试环境下开机预热30min以上。

A.3.2将目测平坦的PET基底石墨烯薄膜样品置于测试环境下至少30min。

A.3.3可将PET基底石墨烯薄膜表面分为⑤个测试