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四探针测试仪 四探针测试仪 微观四点探针计算模型 微观四点探针计算模型分为两种，与宏观四点探针类似，通过无限大理论的薄层原理和厚块原理推导出的二维无限模型和三维半无限模型。直线式等距排列的四点探针电阻薄层和厚块计算公式分别为 微观四点探针理论研究 Petersen等人用微观四点探针对多种形状小样品电阻率进行了数学模拟，对电荷的局部输运特性进行了研究。有了诸多发现。 1.双电测四点测量内侧两探针灵敏度大于外侧两探针， 2.对称线上由于对称电流泄漏灵敏度较低 图21 圆形和方形小样品局部灵敏度 微观四点探针制备技术 探针在微观四点探针表征系统中是核心精密部件，对系统的微型化进展起着决定性作用， 1.微观四点STM探针制备 通常会采用钨丝作为测试探针，或采用金属镀层探针，可以采用有金属镀层碳纳米管（CNT）作为探针。 图22. PtIr- CNT四点探针对CoSi2纳米线电导率测量，最小探针间距30nm（日本东北大学） 微观四点探针制备技术 整体式微观四点探针制备 悬臂梁制备 导电电极制备 金属镀层 图23.整体式微观四点探针的一般制备步骤 基底材料： 单晶硅、多晶硅、氮硅化合物（Si3N4） 常用工艺： FIB 光刻 、电子束光刻 、传统光刻 、混合匹配光刻 等 微观四点探针制备技术 图24 AFM悬臂梁制备工艺 KOH蚀刻V型槽 (b)氧化硅生长 (c) LPCVD法沉积SiN层 (d )光致抗蚀掩模 (e)悬臂和顶端的SiN蚀刻 ( f ) 阴阳键合法玻璃粘结 (g) 去Si (h) 镀铜 微观四点探针制备技术 图25.最近亚指出的整体式四点探针 微观四点探针制备技术 图26.最近亚指出的整体式四点探针 微观四点探针制备技术 **1 【*B】 **2 【*4】 参考文献 样品损伤很小， 碳针尖对样品表面有自调心功能，且探针间距可调 可100 nm分辨率扫描测量表面高度不同的样品 与样品表面接触良好，探针高度相同 测试性能 四平行悬臂梁 单悬臂梁 12点探针 四平行SiO2悬臂梁顶端聚焦方向生长金属镀层碳纳米管针尖 单悬臂梁 电极宽度200nm 结构特征 Ti/ Au TiW Ti/ Au Ti /Pt 金属镀层 SiO2 微悬臂梁 SiO2微悬臂梁 0.5 N/m 柔性SiO2 微悬臂梁 SiO2微悬臂梁 弹性系数3 N/m 基底材料 1500 nm 500 nm 350 nm 300 nm 最小探针间距 传统光刻 混合匹配光刻 电子束光刻 FIB 光刻 探针制备方法 表1.一些常用方法制备出的整体式四点探针最小探针间距 微观四点探针测试技术面临的问题 1.探针间距受限因素 探针间电子电迁移 热效应 探针几何参数和强度 2.对样品表面的损伤 采用柔性探针 改变测试夹角 采用尖锐探针 3.探针寿命 探针折断：避免操作失误、提高探针控制精度、增强探 针强度； 探针磨损：提高力控制精度、柔性探针、改变探针形状 （three-way flexible M4PP）、基体和导电薄膜加过度粘结薄 微观四点探针测试技术面临的问题 5.探针精确定位与力控制问题 高精度SEM 控制系统改进 6.电子束对样品表面电学特性的影响 SEM RHEED 结论与展望 综述了四探针测试原理，应用，分类。并报告了当今世界上最为先进的微观四点探针测试系统，包括测试原理以及必威体育精装版应用，并将其划分为两大类型，详细介绍分析了每一类系统的器件结构、工作原理、探针制备,而且做了一定的对比。指出微观四点探针系统所面临的主要问题。 微观四点探针测试技术的研究涉及到半导体物理、表面科学、机械、仪表自动化、电化学加工等学科，切入点很多，是一项具有挑战性的热点研究。结合我们的知识和 以上综述，对未来微观四点探针测试技术给出以下建议： 1.一个超高真空环境对于四点电学表征越来越重要，而 且对于微观领域的测量时必不可少的。 结论与展望 2.整体式微观四点探针的探针间距有很大的减小空间，有望达到几十个纳米 ； 3.整体式微观四点探针的应优先考虑FIB光刻，还可以尝试选用不同的混合工艺以获得较小探针间距，同时减小加工成本； 4.选用弹性系数较大的材料作探针基体材料，能够降低样品表面损伤； 5.为防止导电金属镀层脱落，增强探针抗磨损能力，金属薄膜的制备和厚度至关重要，可以采用中间粘结层的方法增强金属薄膜和基底的连接。 6.由于导电薄膜容易氧化，应注意探针的氧化问题，在测试前应考虑清洗； 结论与展望 7.可以进行类似常规四探针的双电测四探针法、方形四探针法等不同测试方法的尝试； 8.在选用配有SE