薄层方块电阻宽电极测试方法
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇薄层方块电阻宽电极测试方法范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要:设计一种用宽电极测试薄层方块电阻的方法,给出理论分析和实验结果,该方法可以作为对四探针方块电阻测试仪进行校对的原始方法,也可以开发为一个大学物理设计性实验｡
中图分类号:TN544文献标识码:B
Measurement of Sheet Resistancewith Wide Electrode
WU Wen-xue, XING Yang, FAN Zhi-xin
(Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300400,China)
Abstract: A method for testing sheet resistance with the wide electrode is designed, the principle analysis and the experimental results are given. This method can be used as to proofread and correct the sheet resistance tester in the original way, and it also can develop to a designed-experiment in college physics
Keywords: sheet resistance; ITO; electrode; measurement
引 言
透明导电玻璃是液晶显示器件以及其他如等离子显示器件､太阳能电池等多种电子器件的主要基板电极材料,现在广泛使用的是氧化铟锡(ITO)玻璃｡ITO玻璃是一种氧化物半导体透明导电薄膜,作为显示电极,ITO玻璃导电性能要好,电阻率要小,透光性能也要好｡方块电阻是薄膜导电材料或薄层半导体材料的特征物理参数,四探针法是测试方块电阻的最常用的方法｡四探针方块电阻仪本是一种成熟的专门设备,但实践中也存在着校准方法问题[1,2],本文设计了一种能用来校准四探针方块电阻仪的宽电极测试薄层方块电阻的原始方法｡
1原 理
薄层方块电阻的定义是单位厚度单位面积上的电阻值,单位是Ω/｡用电阻公式表示如式(1):
R= (1)
式中ρ为导电膜的体电阻率,h为厚度,说明样品表面积是正方形,在电阻公式中样品长度和截面宽度相等相消｡直排四探针法是测试方块电阻的经典方法,依据的是范德堡公式[3]｡本文拟从方块电阻原始定义出发设计测试原理｡
设计两个宽直条电极,长度W,平行放置在比较大片的样品中部位置上,间隔距离L,且W=L,如图1所示｡两极板间电阻RA等效于电极之间方块电阻RS与旁边左右两侧电阻Rl及Rr的并联,而且假设Rl=Rr,如图2所示,得式(2):
=++=+(2)
当把电极移到样品一边时,两极板间电阻RB等效于电极之间方块电阻RS与单侧电阻 Rr(或Rl)的并联,有式(3)成立:
=+(3)
于是经整理样品的方块电阻可表示为式(4):
RS= (4)
2实 验
将两长条形铜箔条平行并排压在样品(ITO玻璃)表面作为两个电极,取电极间距为等于电极宽度｡用万用表测量两宽电极之间的电阻RA;再把电极移到样品边缘测试宽电极之间的电阻RB,最后把数据代入式(4)计算得到方块电阻RS｡然后从ITO玻璃样品切下一条与电极等宽的窄条,将上述两铜箔条并排压在窄条表面作为电极,铜箔条的长边与样品窄条的长边相垂直,用万用表测量两电极之间的电阻,根据方块电阻的定义知道测得的该电阻值即为样品实测的方块电阻记作Rд｡将RS与R及本实验室四探针方块电阻仪测试值RP作比较,结果列于表1｡
从实验结果可以看出测试还有一定误差,误差产生的原因可能在于测试原理过于简单理想化,电极尺寸不准,测试时电极与样品接触的压实强度不同,以及样品本身导电膜厚度不均匀,中部､边缘和窄条的测试点各不相同等等｡但从几个数据看,我们认为本实验室的四探针方块电阻仪测试值显然太离谱,已经极不可信,应做校正｡
3 结 论
商品四探针方块电阻仪虽然经过定标才出厂,但长期使用后探针或电路上难免有变化,会带来测试结果不可靠等问题｡利用宽电极法测量ITO玻璃的方块电阻,方法简单,所需工具简单,可用于对测量仪器的初步校准,也会使人对方块电阻概念有更直接正确的理解认识｡从方块电阻原始定义出发还可以设计出其他的实验方法及测试项目,本实验开发为一个本校应用物理系液晶器件物理专业设计性实验,收到了较好的教学效果｡
参考文献
[1] 吴俊生.方块电阻测试仪校准方法的探讨[J].,计量与测试技术,2005,32,(6)7-8.
[2] 谢鸿波.手持式导电膜方块电阻测试仪系列的研制[J].真空,1999,(4):22-26.
[3] 张军琴,顾瑛.薄层方块电阻自动测量法[J].电子测量技术,2000,(2):1-3.
作者简介:吴文雪(1985-),女,就读于河北工业大学城市学院应用物理系;范志新(1960-),男,河北工业大学教授,从事液晶器件物理教学与科研工作,E-mail:｡