变温四探针电阻率测试仪的开发及本科教学实践

为了便于测量半导体薄膜在变温下的电阻率,满足本科生《半导体材料》课程的教学要求,利用现有一台室温四探针测试仪和一台恒温加热台,开发了一台变温四探针电阻率测量仪,测量温度范围从室温到300oC。通过磁控溅射法制备了热致相变材料二氧化钒薄膜,利用自组装的变温四探针测试仪测量了该薄膜在不同温度下的电阻率,得到了相变转变温度。教学实践表明：该变温四探针能够很好的满足关于半导体材料电阻率与温度变化关系实验测量的教学大纲要求,取得了良好的教学效果。     

用六探针测量磁性薄膜的磁电阻率

本文介绍了用六探针测量无限大磁性薄膜的磁电阻率的方法，并讨论了探针因子Ｍｒ的值与探值相对位置的关系，找到测量所需的最佳参数。     

真空蒸发法制备CdS薄膜及其性能研究

用真空蒸发法制备了CdS薄膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针对薄膜的形貌、结构、光电性能进行分析测试.研究结果表明,不同基片温度下所制备的CdS薄膜主要为六方相,CdS薄膜在(002)晶面有高度的择优取向;不同基片温度下的薄膜对可见光的透光率都超过70%;薄膜的电阻率随基片温度的升高而增大;基片温度为50℃时薄膜的Eg为2.41 eV;在200℃退火处理改善了CdS薄膜的质量,结晶度提高,电阻率降低,晶粒尺寸增大;基片温度为50℃时薄膜在200℃退火后的电阻率为255Ω.cm.     

四探针测量任意方形样品电阻率的修正因子

采用三维无限电像分布,推导了?点接触、任意形状排列探针测量任意大小方形样品电阻率的普遍表达式,作为特例,计算了点接触直线四探针的修正因子,并与实验比较,结果表明所推导的公式可准确计算任意大小方形材料的电阻率;当样品边界与探针的距离都大于探针间距四倍时,可近似看作半无穷大样品。     

室温下金属铝膜的霍尔效应初步研究

采用真空蒸发镀膜法制备了金属铝薄膜,在室温下,用四探针法测量了样品的电阻率和霍尔系数。结果表明,制成的金属铝膜,电阻率由块体材料的10^-8Ω·m 增大到薄膜样品的10^-5Ω·m;霍尔系数由块体材料的10^-11m³/C数量级左右增大到10^-4m³/C数量级;电阻率和霍尔系数随着金属铝膜厚度的减小而逐渐增大。     

不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

半导体小圆形薄片电阻率四探针测量的修正因子

本文推导了任意形状排列四探针测量小圆形薄片电阻率时同时考虑厚度和半径影响的修正因子表达式:作为特例,计算了直线和方形两种常用的探针排列情况下的修正因子,并用直线四探针对硅单晶片进行实验测量.结果表明所推导的公式可较准确地测量任意厚度小圆形薄片的电阻率.     

基于虚拟仪器的薄膜电阻率测量系统设计

基于虚拟仪器技术及Rymaszewski四探针双电测组合法设计了薄膜电阻率自动化测量系统.在虚拟仪器软件LabVIEW和数字量输出模块NI 9401的控制下,利用基于CD4052芯片的接口电路实现电流探针、电压探针的自动切换,并通过LabVIEW程序控制Keithley 2400数字源表实现两次电压测量;同时根据两次电压测量结果由LabVIEW程序完成范德堡修正因子和方块电阻的计算;最终实现薄膜电阻率自动测量、记录和显示.试验结果表明,所设计的自动测量系统不仅可以满足多种薄膜电阻率测量要求,而且提高了测量精度和自动化程度,同时精简了薄膜电阻率测量过程.     

四探针和双四探针法测量非晶态薄膜合金电阻的研究

研究了四探针和双四探针法测量非晶态薄膜合金电阻的几何尺寸效应,提出了一种高精度测量非晶态窄带薄膜合金电阻的新方法,理论和实验的研究结果都证明了这种方法的可行性。     

掺铝氧化锌透明导电薄膜生长及光电性质研究

采用磁控溅射在载玻片上制备掺铝氧化锌AZO透明导电薄膜,并用扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,四探针电阻率测试仪测量样品的方块电阻和电阻率,分光光度计测量薄膜透射率.结果表明当功率、温度、氢气掺杂比为200 W、300℃、8%时,制备的AZO薄膜具有最小的方块电阻和电阻率,且在可见光区域内透射率均超过80%.     

肿瘤低温治疗探针强化换热特性

利用快速预冷汽液分离器,改进了肿瘤低温治疗系统;考察了驱动压力对探针表面温度的影响.经过传热分析,指出在17°C生理盐水中探针内部液氮流动沸腾模式为膜态沸腾,针对流动膜态沸腾提出了螺旋细丝和螺旋丝网两种强化换热形式,并对其传热特性进行了初步研究.结果表明:使用了快速预冷汽液分离器后,探针预冷时间大大缩短,并随驱动压力增大而减小;加入螺旋丝和螺旋丝网后,在预冷阶段出现明显的热力振荡,并伴有密度波振荡,平均换热系数为原来的1.5倍,在17°C生理盐水中10 min时2.5 mm探针表面温度最低可达-160°C,大大提高了探针的冷却性能.     

改进Turner法制备光纤探针

采用改进的Turner法制备近场光学显微镜光纤探针,考察了外界因素、腐蚀溶液及保护液体系性质等对探针形貌的影响,并与管式腐蚀方法制备的光纤探针的形貌进行了对比,对Turner法制备光纤探针的工艺进行了改进.结果表明:升高反应温度可明显提高反应速度,温度由0℃升至32℃时,反应速度增加1.6倍;腐蚀溶液浓度越高,制备的探针锥长越短、表面越粗糙;适当延长反应时间可增大探针的锥角;Turner法制备光纤探针时探针锥面蜂窝状粗糙形貌是光纤探针成尖过程的本质缺陷造成的;采用第二次修饰性腐蚀可以有效地改进探针的粗糙锥面,并增大探针的圆锥角.     

薄膜厚度对V_2O_5薄膜电致变色性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备V2O5薄膜,研究了薄膜厚度对V2O5薄膜电阻率、透射率和电致变色性的影响.研究结果表明:随着薄膜厚度的增大,V2O5薄膜的表面电阻率总体上呈降低趋势,而当厚度大于20 μm时,薄膜的电阻率趋于常数.V2O5薄膜透光性能随厚度的增加而降低.随薄膜厚度增加,V2O5薄膜的变色效率提高.     

溅射压强对柔性PET衬底ZnO薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法,在室温水冷柔性PET衬底上成功制备出了掺钛氧化锌(ZnO:Ti,TZO)透明导电薄膜。通过X射线衍射(XRD)研究了薄膜的结构,用扫描电镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用四探针和紫外-可见分光光度计等仪器对薄膜的特性进行测试分析,研究了溅射压强对ZnO:Ti薄膜表面结构、形貌、力学、电学和光学性能的影响。结果表明,溅射压强对PET衬底上的TZO薄膜的性能有显著的影响,实验制备的ZnO:Ti薄膜为具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜;当溅射压强从2Pa增加到4Pa时,薄膜的电阻率由10.87×10-4Ω.cm快速减小到4.72×10-4Ω.cm,随着溅射压强由4Pa继续增大到6Pa,薄膜的电阻率变化平缓,溅射压强为5Pa时薄膜的电阻率最小,为4.21×10-4Ω.cm;经计算得到6Pa时样品薄膜应力最小,为0.785 839GPa;所有样品都具有高于91%的可见光区平均透过率。     

四探针法测量土壤电阻率的探讨

文章对四探针法测量土壤电阻率的原理进行了研究.假设大地表面层土壤全为同一电阻率为ρ的均匀介质,当接地器中有恒定电流流过时,在土壤中建立了恒定电场,恒定电场满足拉普拉斯方程,依据球坐标系下的拉普拉斯方程,得到了土壤中任意一点的电位的解.在四探针严格地位于一条直线的方法,并分析了与土壤电阻率有关的因素,为电力系统的接地技术提供了重要参考依据.     

磁控溅射制备纳米Ni-Al薄膜的表面粗糙度和电阻率的研究

研究了在纳米厚度范围内,Ni-Al薄膜的电阻率与表面粗糙度的关系. 利用直流磁控溅射方法,使用高纯度(99.99%)的Ni 、Al靶, 通入Ar气制备了Ni-Al薄膜,薄膜的厚度为15nm～140nm. 在室温下通过直线四探针和原子力显微镜测量了不同厚度Ni-Al薄膜的电阻率和表面粗糙度,结果表明电阻率变化和表面粗糙度成近似线性关系.     

银纳米线/石墨烯复合薄膜的制备及其透明导电性能

研究了不同浓度银纳米线对单层石墨烯薄膜的透明性和导电性的影响.紫外-可见漫反射光谱表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的透光率达到85.60%;四探针电阻测试仪表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的方块电阻为0.210 kΩ.     

一种高温下测量薄膜电阻温度特性的方法

介绍了Rymaszewski四探针法测薄膜方块电阻原理,设计并搭建了可测室温到550℃的四探针测试仪。该系统可在保护气体下变温测量薄层电阻,弥补了四探针法在较高温度测量薄膜电阻率的不足。制备并测试了多晶硅及铂薄膜的电阻温度特性,用多项式拟合了在该温度范围内电阻温度系数,并分析了方法可靠性。     

磁性薄膜磁电阻效应的测量

本文阐述了各向异性磁电阻效应测量原理,介绍了四探针及六探针法测量磁性薄膜的磁电阻率的方法,并讨论了探针因子Ｍｒ的值与探针相对位置的关系,提出采用对称电流六探针来改善测量误差     

反应磁控溅射制备CdTe太阳电池前电极ITO薄膜的性质研究

使用反应直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ITO薄膜作为CdTe多晶薄膜太阳电池的前电极,研究了氧分压和衬底温度对ITO薄膜光电性能及结构的影响.通过四探针、紫外可见分光光度仪,X射线衍射(XRD)和霍尔测试仪等测试手段对薄膜进行了表征.结果表明:随着氧分压和衬底温度的升高,ITO薄膜在可见光区域的透过性能明显增强,但是薄膜的载流子浓度下降,霍尔迁移率也逐渐降低,同时薄膜的电阻率逐渐增大.在结果分析的基础上,选用衬底温度300℃,1.4%的氧分压条件制备出可见光透过率在80%以上,电阻率为5.3×10-4?·cm的ITO薄膜,将其应用于碲化镉多晶薄膜太阳电池,电池的转换率可以达到10.7%.