[實用新型]一種半導(dǎo)體材料電阻率和塞貝克系數(shù)的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521100404.4
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN205229306U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊希安;榮振洲;江程鵬;張城誠;李光強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01N25/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導(dǎo)體材料測量裝置技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種半導(dǎo)體材料電阻率和塞貝 克系數(shù)的測量裝置。

背景技術(shù)

電阻率和塞貝克系數(shù)是半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)。它們不僅能表征材料的電輸運(yùn)性能，同 時能間接反映材料內(nèi)部的載流子濃度和遷移率的高低。由于半導(dǎo)體材料與金屬材料的導(dǎo)電機(jī) 制不同，無法使用基于兩探針法的歐姆表直接測量其電阻率。當(dāng)歐姆表的測量電極與半導(dǎo)體 接觸時，會出現(xiàn)接觸電阻效應(yīng)和少數(shù)載流子注入現(xiàn)象，致使半導(dǎo)體材料的電阻率測量值大幅 偏離真實值。目前多采用四探針法測量半導(dǎo)體材料的電阻率(見孫以材.半導(dǎo)體測量技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,1984:7～24)。

半導(dǎo)體材料的塞貝克系數(shù)的測量裝置分為兩種：一種是靜態(tài)法裝置；另一種是動態(tài)法裝 置。靜態(tài)法裝置是在待測試樣的兩端產(chǎn)生一個固定的溫差，對應(yīng)的塞貝克電壓與該溫差的比 值即為塞貝克系數(shù)。動態(tài)法裝置是保持待測試樣的一端溫度恒定，將試樣的另一端持續(xù)加 熱，從而在試樣兩端產(chǎn)生一個連續(xù)變化的溫差，對該溫差和所對應(yīng)的塞貝克電壓進(jìn)行線性擬 合，所得直線的斜率即為塞貝克系數(shù)(見賈磊等.溫差發(fā)電的熱力過程研究及材料的塞貝克系 數(shù)測定[J].中國工程科學(xué),2006,7:31-34)。上述兩種裝置相比較，靜態(tài)法裝置的缺陷是精度較 低，測量結(jié)果重復(fù)性差；動態(tài)法裝置的缺陷是相對費(fèi)時。

現(xiàn)有的高精度電阻率及塞貝克系數(shù)的測量裝置，如日本的ZEM系列測量裝置、德國的 Linseis系列測量裝置等，待測試樣要求為橫向截面尺寸為(2～5)×(2～5)mm²、縱向尺寸為 5～15mm的長方體小試樣，對于更大尺寸的大塊試樣，需要切割加工成相應(yīng)尺寸的小試樣后 才能進(jìn)行測量。而國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)所使用的大塊試樣的電阻率和塞貝克系數(shù)的測量裝置，電阻 率測量大多基于兩探針法，塞貝克系數(shù)測量大多采用靜態(tài)法，測量精度較低，測量結(jié)果重復(fù) 性較差，無法精確測量不同微小區(qū)域的電阻率和塞貝克系數(shù)，影響了對產(chǎn)品性能的客觀評 價。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，目的是提供一種半導(dǎo)體材料電阻率和塞貝克 系數(shù)的測量裝置，該裝置能實現(xiàn)對長方體試樣或圓柱體試樣在不同待測區(qū)域的電阻率和塞貝 克系數(shù)的直接測量，測量精度高。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：該裝置由升降系統(tǒng)、水平移動系統(tǒng)和 測量系統(tǒng)組成。

所述升降系統(tǒng)是：

底板的上表面后側(cè)對稱地固定有兩根方形鋼管，方形鋼管內(nèi)由下往上依次裝有下軸承、 螺母式滑塊、上軸承和端蓋。豎直絲桿的下端安裝在下軸承內(nèi)，豎直絲桿的中部與螺母式滑 塊螺紋連接，豎直絲桿的上端穿出上軸承和端蓋與上手輪固定連接。兩根方形鋼管的前側(cè)沿 豎直方向開有條形孔，兩根水平桿的一端分別穿過對應(yīng)的兩根方形鋼管的條形孔與螺母式滑 塊固定連接，兩根水平桿的另一端與對應(yīng)的熱端電極和冷端電極的上表面固定連接。

熱端電極的結(jié)構(gòu)是：熱端電極殼體內(nèi)裝有熱端可伸縮式電位探針、熱端熱電偶和單頭加 熱器；熱端可伸縮式電位探針位于熱端電極殼體的前部右側(cè)，熱端熱電偶位于熱端電極殼體 的前部左側(cè)，單頭加熱器固定在熱端電極殼體的中間位置處，熱端可伸縮式電位探針的針尖 向下伸出熱端電極殼體，熱端可伸縮式電位探針的針尖伸出熱端電極殼體的長度為5～8mm。

冷端電極的結(jié)構(gòu)是：冷端電極殼體內(nèi)裝有冷端可伸縮式電位探針和冷端熱電偶；冷端可 伸縮式電位探針位于冷端電極殼體的前部左側(cè)，冷端熱電偶位于冷端電極殼體的前部右側(cè)， 冷端可伸縮式電位探針的針尖向下伸出冷端電極殼體，冷端可伸縮式電位探針的針尖伸出冷 端電極殼體的長度為5～8mm。

所述水平移動系統(tǒng)是：