[實用新型]一種非接觸測試半絕緣半導體電阻率的裝置

有效

• 申請號: 201720493350.5
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN206773072U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王昕;田蕾;李俊生
• 申請（專利權）人: 廣州市昆德科技有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 劉巧霞,裘暉

技術領域

本實用新型涉及半絕緣半導體電阻率測量的研究領域，特別涉及一種非接觸測試半絕緣半導體電阻率的裝置。

背景技術

半絕緣半導體以及第二代和第三代半導體的電阻率均在10⁵～10¹²Ω·cm，現有技術中常用的四探針法無法對其進行準確測量，導致大多數研究、生產半絕緣半導體的單位均無相應的非接觸測量設備，因此制約了產業的發展。

德國SemiMap公司針對該問題研發了一種電阻率測量設備，但是該設備使用了精密的電動滑臺、特制的電荷放大器和脈沖發生器，并需要配備自編的專用軟件，結構非常復雜，對實驗環境、安裝架構以及操作人員的水平等都有很高要求，成本很高，不適宜進行普及推廣。

為此，研究一種結構簡單、測量結果準確的用于進行半絕緣半導體材料的電阻率測量的裝置具有重要的價值。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種非接觸測試半絕緣半導體電阻率的裝置，該裝置可實現對半絕緣半導體無接觸、無損傷的測量，具有操作簡便、成本低的優點。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：一種非接觸測試半絕緣半導體電阻率的裝置，包括數字示波器、脈沖發生器、容性探頭和樣品臺，容性探頭設置在樣品臺的上方，所述樣品臺上堆疊有金屬電極和絕緣體，待測樣品放置在金屬電極上，金屬電極與脈沖發生器相連，脈沖發生器頻率、幅度可調；所述容性探頭包括相連的電容活動極和電荷放大器，電容活動極一端為探測面，設置在待測樣品的正上方，電荷放大器與數字示波器相連；數字示波器用于顯示測量信號波形對應的充電時間和電壓幅值。

優選的，所述容性探頭固定在一微調裝置上，該微調裝置用于調節容性探頭內電容活動極的端面與待測樣品表面的距離。通過該裝置，可以使該距離保持在適當的范圍內，適合不同尺寸樣品的檢測。

更進一步的，所述容性探頭內設有屏蔽罩，電容活動極位于該屏蔽罩中，電容活動極固定在該屏蔽罩內部一由絕緣材料制成的固定裝置上。從而可以保證在測量過程中上下電極間的電場均勻。

優選的，所述金屬電極表面平整度保持在5μm以內。可以采用平面磨等處理方式，從而使之與待測樣品底面形成良好接觸。

更進一步的，所述金屬電極采用黃銅制備。使其溫度保持在穩定的狀態下，防止對樣品產生溫度效應，影響測試。

優選的，所述樣品臺底部設有一用于使樣品臺進行一定角度擺動的調平裝置。從而可使樣品臺與容性探頭測試端面間保持相對平行。

優選的，脈沖發生器提供頻率、幅度可調的方波。從而提供穩定的供充電用的脈沖電壓。

優選的，所述電容活動極采用直徑為1mm、2mm或3mm，長約50-90mm的銅棒，與樣品臺相對一端的端面平整度小于5μm，另一端通過屏蔽電纜與電荷放大器相連。

優選的，所述非接觸測試半絕緣半導體電阻率的裝置與一工控機連接，工控機內置一數據采集卡，數據采集卡的BNC接口直接與該裝置連接。通過數據采集卡可采集測試信號，并由安裝在工控機中的軟件系統進行數據處理并顯示。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、目前普遍用霍爾系數法測量第二代半導體(GaAs、InP)的載流子濃度和遷移率，通過這兩個參數計算出電阻率。霍爾法需切割晶片制作樣品，并需在樣品上焊接引線，操作繁瑣，且破壞晶片。現有的半絕緣半導體的測量設備非常昂貴，操作復雜，對使用者要求較高。本實用新型通過采用脈沖發生器向金屬電極提供穩定的供充電用的脈沖電壓，使得金屬電極和電容活動極之間的電壓發生變化，這種變化通過使用數字示波器這一簡單的儀器即可進行觀測，根據觀測的數據可用于半絕緣半導體的電阻率值的計算，實現了非接觸的測量，同時結構簡單、成本低廉，完全可以滿足高校實驗課程和研究新產品的需要，有助于高校及科研機構研究第二代、第三代半導體材料，推動相關產業的發展。

2、本實用新型能夠測量電阻率范圍在10⁵～10¹²Ω·cm的半絕緣半導體材料，而且是對樣品無接觸、無損傷的測量，該方法可對研究第二代、第三代半導體提供技術支持。

附圖說明

圖1是本實用新型的測試結構示意圖；

圖2是本實用新型被測樣品外觀示意圖；

圖3(a)、(b)分別是本實用新型樣品與電容活動極的平行板電極示意圖和等效電路圖；

圖4是本實用新型等效電路上總電荷的時間變化關系圖；