[發明專利]一種光暗電導率及激活能測量系統和方法

有效

• 申請號: 201811235735.7
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109283394B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 艾斌;孔光臨
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01N21/27;G01N21/25;G01N25/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

1.一種光暗電導率及激活能測量系統，其特征在于，所述系統包括：

用于自動控制、數據采集和保存、實時顯示的計算機；

樣品室，所述樣品室為中空金屬腔體，所述樣品室包括上蓋板和樣品倉，上蓋板和樣品倉為可拆卸密封連接；所述樣品倉內設有加熱臺和探針臺，所述樣品倉的側壁上設有抽氣口、充氣口、排氣口以及若干電連接接口；所述上蓋板的中心鑲嵌有石英玻璃窗；所述樣品倉為具有上敞口的中空金屬腔體；所述樣品倉的上敞口與上蓋板接觸部位鑲嵌有橡膠圈；

還包括用于遮蔽石英玻璃窗的遮光板；所述加熱臺位于所述樣品倉底部中央且與樣品倉連接并接地；所述加熱臺內部中心位置嵌有溫度傳感器；

帶有電磁壓差閥的機械泵，用于對樣品室抽真空，所述機械泵與所述樣品倉的抽氣口相連；

帶有計算機接口的精密溫度控制儀，用于在計算機的控制下采集樣品室內加熱臺的溫度和調節加熱電流使加熱臺達到設定溫度，所述精密溫度控制儀分別連接所述計算機和樣品倉的電連接接口，該電連接接口與樣品倉內的加熱臺相連；

帶有計算機接口的中、低阻數字歐姆計，用于在計算機的控制下對中、低阻值的樣品的電阻進行測量，所述中、低阻數字歐姆計分別連接所述計算機和樣品倉的電連接接口，該電連接接口與探針臺上的探針相連；

帶有計算機接口的高阻數字歐姆計，用于在計算機的控制下對高阻樣品的電阻進行測量，所述高阻數字歐姆計分別連接所述計算機和樣品倉的電連接接口，該電連接接口與探針臺上的探針相連；所述探針臺夾持有長短可伸縮、高度可調節的探針，所述探針的數量至少為兩根；

與所述充氣口相連的惰性氣體氣源,惰性氣體氣源采用氬氣鋼瓶，所述氬氣鋼瓶通過減壓閥用硅膠軟管與樣品室的充氣口相連；以及

用于光電導率測量時對樣品施加光照的光源。

2.根據權利要求1所述的光暗電導率及激活能測量系統，其特征在于:所述上蓋板與樣品倉通過螺孔與螺桿固定密封。

3.根據權利要求1所述的光暗電導率及激活能測量系統，其特征在于:還包括緊貼所述樣品倉內壁的盤繞狀冷卻水管道；所述樣品倉側壁還設有與所述冷卻水管道相連的進水口及出水口。

4.根據權利要求1所述的光暗電導率及激活能測量系統，其特征在于：所述電連接接口包括若干BNC接頭及航空接頭；所述樣品倉的側壁還設有負壓壓力計接口；所述抽氣口、充氣口、排氣口上配備有角閥。

5.根據權利要求4所述的光暗電導率及激活能測量系統，其特征在于:所述電連接接口設在樣品倉的其中一側壁；所述抽氣口、充氣口、排氣口、負壓壓力計接口設在樣品倉的另一側壁。

6.一種利用權利要求1所述的系統實現暗電導率激活能測量的方法，其特征在于:所述測量方法包括以下步驟：

S1：制備樣品；將材料以薄膜的形式沉積在矩形絕緣襯底上；使用掩膜法在薄膜樣品表面蒸鍍金屬共面電極，留出矩形樣品狹縫；在真空或者惰性氣氛下退火，使樣品薄膜與金屬面電極形成歐姆接觸；

S2：將樣品放置于加熱臺上，根據樣品的電阻值，選擇中低阻或高阻數字歐姆計與樣品相連，密封樣品室，使用遮光板將石英窗完全遮蔽；

S3：使樣品室內部處于惰性氣體吹掃的測試條件下；

S4：在計算機上設置測試參數，由計算機控制系統各部件自動完成測試，并在測試過程中實時保存并顯示矩形狹縫樣品暗電阻隨溫度變化的數據，測試完畢后計算機提醒測試完成；

S5：數據處理；根據測得的樣品的暗電阻隨溫度變化的實驗數據，矩形狹縫樣品的寬度、高度和薄膜厚度，計算樣品的暗電導率隨溫度的變化；根據樣品的暗電導率δ與溫度T滿足Arrhenius關系，作lnδ-1000/T圖應該為一直線，可從直線的斜率求出材料的暗電導率激活能E_a。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述絕緣襯底的尺寸為寬2cm×高1cm×厚1mm，所述薄膜的厚度在1μm—10μm之間；所述矩形樣品狹縫的寬度在0.3mm—1mm之間、高度為1cm。