【当代材料电学测试】系列之四：宽禁带材料测试

由 winniewei 提交于周五, 26 三月 2021 - 16:14

前言：材料性质的研究是当代材料科学的重要一环，所谓材料的性质是指对材料功能特性和效用的定量度量和描述，即材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应。源表SMU 在当代材料科学研究中，起到举足轻重的作用，选择适合某类材料电性能测试的SMU，如何降低测试误差，测试中应当注意什么，这些问题都需要重点关注。泰克吉时利的品牌在全球许多学科工程师和科学家中享有盛誉，其高精度源表（SMU）、万用表、精密电源、微小信号测试以及数据采集产品，同泰克公司原有的产品线一同为当代材料科学研究提供多种测试方案。

【当代材料电学测试课堂】系列涉及当代材料科学尖端的电运输及量子材料/超导材料测试、一维/碳纳米管材料测试、二维材料及石墨烯测试及纳米材料的应用测试。今天跟您分享第四篇，【当代材料电学测试课堂】系列之四：宽禁带材料测试。

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宽禁带材料是指禁带宽度大于2.3eV的半导体材料，以Ⅲ-Ⅴ族材料，SiC等最为常见。随着电子电力的发展，功率器件的使用越来越多，SiC、GaN等被广泛应用于射频与超高压等领域。此外，为适应特高压输电、电动汽车充电桩等超高压应用，可以承受更高电压的超宽禁带半导体，如碳化硅、氧化镓等的研究也在逐渐深入，宽禁带材料一直是研究方向的热点。在半导体材料的研究中，电阻率、载流子密度和迁移率是测试的关键参数。

宽禁带材料测试挑战

<ul>
<li>宽禁带材料的带隙较大，击穿电场较高。超禁带材料击穿电场更高。因此需要上千伏高压源表进行测试。</li>
</ul>

<ul>
<li>功率器件带隙较宽，稳定性好，受温度影响较小，所以也是高流器件的制备材料。电流特性的测试，需要用到几十安培的高流源表。</li>
<li>四线法及霍尔效应测试均是加流测压的过程，需要设备能输出电流并且测试电压，这意味着同时需要电流源和电压表。</li>
<li>电阻率及电子迁移率通常范围较大，需要电流电压范围都很大的设备。</li>
<li>电流源和电压表精度要高，保证测试的准确性。</li>
</ul>

电阻率测试方法:

四探针测试法

<ul>
<li>测试载台：四探针测试台</li>
</ul>

载流子浓度及迁移率测试方法:

霍尔效应测试法

<ul>
<li>测试载台：磁场设备及探针台</li>
</ul>

中功率测试设备：

高功率测试方案：

泰克优势：

<ul>
<li>高压3kV，高流100A高精度源表；</li>
<li>SMU模块集电压源/电压表/电流源/电流表于一体，集成度高，方便使用；</li>
<li>SMU均配有开尔文接口，在测试小电阻时可有效消除线缆电阻的影响；</li>
<li>4200A设备电流输出精度40fA；电流测试精度10fA；电压测试精度80µV；</li>
<li>带有pulse工作模式，使用pulse测试可以消除自加热效应；</li>
<li>开放设备底层指令，附带编译软件，支持自编程;</li>
<li>提供高压高流测试夹具，保证测试安全。</li>
</ul>

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