四探针操作手册

南开大学 硅光电子学与储能实验室

Four-Point Probe Operation | 2011

四探针操作手册

四探针操作说明书

Four-Point Probe Operation 第1章引言 (1)

1. 目的 (1)

2. 应用范围 (1)

3. 测试设备 (1)

四探针 (1)

数字电压源表 (2)

第2章原理简述 (3)

1. 薄膜(厚度≤4mm)电阻率： (3)

2. 薄膜方块电阻 (3)

第3章操作方法 (5)

1. 引言 (5)

2. 测试线连接方式 (5)

3. KEITHLEY 2400高压源表设置指南 (6)

4. 探针接触方式 (8)

5. 数据测试指南 (8)

第4章注意事项 (10)

附表 ................................................................................................................................................... I

第1章引言

1.目的

本说明书主要介绍用四探针法测试薄膜方块电阻及电阻率的原理及具体操作方法。

2.应用范围

测量参数：方块电阻，电阻率

测量样品：均匀薄膜，均匀薄片

方块电阻测试范围：0.01Ω～500MΩ

电阻率测试范围：10-5Ω∙cm～103Ω∙cm

样品大小：直径>1cm

精度：<±5%

3.测试设备

四探针

生产厂商：

广州四探针有限公司RTS-2型

基本指标：

间距：1±0.01mm；

针间绝缘电阻: ≥1000MΩ；

机械游移率: ≤0.3％；

探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm；

探针压力：5～16 牛顿(总力)；

使用环境：

温度:：23±2℃；

相对湿度：≤65％；

无高频干扰；

无强光直射；

基本参数：

Fsp=0.1

探针间距：1.0mm

数字电压源表

生产厂商：

KEITHLEY 2400高压源表

技术参数：

准确度：0.012％

功率：20w

型号：2400

品牌：吉时利

测量范围：可选高电压（1100V）或大电流（3A）源/测量（A）

KEITHLEY2400通用型源表,最大可测量200V的电流和1A的电流，输出功率20W.

主要特点及优点:

设计用于高速直流参数测度

2400系列提供宽动态范围：10pA to 10A, 1μV to

1100V, 20W to 1000W

四象限工作

0.012%的精确度，51/2 的分辨率

可程控电流驱动和电压测量钳位的6位线电阻测量

在4 1/2 数位时通过GPIB达1700读数/秒

内置快速失败/通过测试比较器

可选接触式检查功能

数字I/O提供快速分选与机械手连接

GPIB, RS-232, 和触发式连接面板

TestPoint and LabVIEW驱动

第2章原理简述

将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在1、4 探针间通以电流I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻：

1.薄膜(厚度≤4mm)电阻率：

其中：D—样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；

S—平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；

W—样品厚度，单位：cm，在F(W/S)中注意与S单位一致；

Fsp—探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；

F(D/S)—样品直径修正因子。当D→∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表1查出：

F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表2查出；

R—源表测量电阻值，单位Ω；

2.薄膜方块电阻

其中：D—样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；

S—平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；

W—样品厚度，单位：cm，在F(W/S)中注意与S单位一致；

Fsp—探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；

F(D/S)—样品直径修正因子。当D→∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表1

查出：

F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表2查出；

R—源表测量电阻值，单位Ω；

第3章操作方法

1.引言

电阻测量采用KEITHLEY 2400高压源表测量，参照4探针测试原理，源表设置应采用4线感应模式（4W AUTO）。具体设置参看KEITHLEY 2400高压源表设置指南。

2.测试线连接方式

测试线采用4线连接方式。

Figure 3-1 测试线连接方式