四探针法测量材料电阻率硅片电阻率

实验名称:四探针法测量材料电阻率量半导体的电阻率和方块电阻 一、 实验目的: 1.掌握四探针法测量材料电阻率量半导体材料电阻率和方块电阻的基本原理 2.掌握半导體电阻率和方块电阻的测量方法。 3. 掌握半导体电阻率和方块电阻的换算 4.了解和控制各种影响测量结果的不利因素。 二、 实验原理: 电阻率是决定半导体材料电学特性的重要参数它为自由载流子浓度和迁移 率的函数。半导体材料电阻率的测量方法有多种其中四探针法具有设备简单、 操作方便、测量精度高,以及对样品的形状无严格的要求等优点是目前检测半 导体材料电阻率的主要方法。 直线型四探針法是用针距为s (通常情况s=1mm)的四根金属同时排成一列 压在平整的样品表面上如图 1 所示,其中最外部二根(图 1 中1、4 两探针) 与恒定电流源连通由于样品中有恒电流I 通过,所以将在探针2、3 之间产生 压降V 图1 测量方阻的四探针法原理 对半无穷大均匀电阻率的样品,若样品的電阻率为 点电流源的电流为I, ? 则当电流由探针流入样品时在r 处形成的电势 为 V (r ) I ? V ………………………(1) (r ) 2?r 同理,当电流由探针流出样品時在r 处形成的电势 为 V (r ) I ? V ?? ………………………(2) (r ) ……………….. (5) 23 2 3 2?s 由此可得出样品的电阻率为 V ? 2?s 23 ………………………. (6) I 从式(1)至式(6),对等距直线排列的四探针法已知相连探针间距 s, 测出流过探针1 和探

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测量电阻率的四探针法公式中,要求是点接触而且探针的排列有一定的形状实际上,接触总有一定的大小。本文考虑到接触面积大小的影响,并让四根探针排列成任意形状,导絀了测量电阻率和薄层电阻的关系式而直线四探针、方形四探针只不过是本公式的两个特例。

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