[实用新型]一种非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半绝缘半导体电阻率测量的研究领域，特别涉及一种非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置。

背景技术

半绝缘半导体以及第二代和第三代半导体的电阻率均在10⁵～10¹²Ω·cm，现有技术中常用的四探针法无法对其进行准确测量，导致大多数研究、生产半绝缘半导体的单位均无相应的非接触测量设备，因此制约了产业的发展。

德国SemiMap公司针对该问题研发了一种电阻率测量设备，但是该设备使用了精密的电动滑台、特制的电荷放大器和脉冲发生器，并需要配备自编的专用软件，结构非常复杂，对实验环境、安装架构以及操作人员的水平等都有很高要求，成本很高，不适宜进行普及推广。

为此，研究一种结构简单、测量结果准确的用于进行半绝缘半导体材料的电阻率测量的装置具有重要的价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置，该装置可实现对半绝缘半导体无接触、无损伤的测量，具有操作简便、成本低的优点。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置，包括数字示波器、脉冲发生器、容性探头和样品台，容性探头设置在样品台的上方，所述样品台上堆叠有金属电极和绝缘体，待测样品放置在金属电极上，金属电极与脉冲发生器相连，脉冲发生器频率、幅度可调；所述容性探头包括相连的电容活动极和电荷放大器，电容活动极一端为探测面，设置在待测样品的正上方，电荷放大器与数字示波器相连；数字示波器用于显示测量信号波形对应的充电时间和电压幅值。

优选的，所述容性探头固定在一微调装置上，该微调装置用于调节容性探头内电容活动极的端面与待测样品表面的距离。通过该装置，可以使该距离保持在适当的范围内，适合不同尺寸样品的检测。

更进一步的，所述容性探头内设有屏蔽罩，电容活动极位于该屏蔽罩中，电容活动极固定在该屏蔽罩内部一由绝缘材料制成的固定装置上。从而可以保证在测量过程中上下电极间的电场均匀。

优选的，所述金属电极表面平整度保持在5μm以内。可以采用平面磨等处理方式，从而使之与待测样品底面形成良好接触。

更进一步的，所述金属电极采用黄铜制备。使其温度保持在稳定的状态下，防止对样品产生温度效应，影响测试。

优选的，所述样品台底部设有一用于使样品台进行一定角度摆动的调平装置。从而可使样品台与容性探头测试端面间保持相对平行。

优选的，脉冲发生器提供频率、幅度可调的方波。从而提供稳定的供充电用的脉冲电压。

优选的，所述电容活动极采用直径为1mm、2mm或3mm，长约50-90mm的铜棒，与样品台相对一端的端面平整度小于5μm，另一端通过屏蔽电缆与电荷放大器相连。

优选的，所述非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置与一工控机连接，工控机内置一数据采集卡，数据采集卡的BNC接口直接与该装置连接。通过数据采集卡可采集测试信号，并由安装在工控机中的软件系统进行数据处理并显示。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、目前普遍用霍尔系数法测量第二代半导体(GaAs、InP)的载流子浓度和迁移率，通过这两个参数计算出电阻率。霍尔法需切割晶片制作样品，并需在样品上焊接引线，操作繁琐，且破坏晶片。现有的半绝缘半导体的测量设备非常昂贵，操作复杂，对使用者要求较高。本实用新型通过采用脉冲发生器向金属电极提供稳定的供充电用的脉冲电压，使得金属电极和电容活动极之间的电压发生变化，这种变化通过使用数字示波器这一简单的仪器即可进行观测，根据观测的数据可用于半绝缘半导体的电阻率值的计算，实现了非接触的测量，同时结构简单、成本低廉，完全可以满足高校实验课程和研究新产品的需要，有助于高校及科研机构研究第二代、第三代半导体材料，推动相关产业的发展。

2、本实用新型能够测量电阻率范围在10⁵～10¹²Ω·cm的半绝缘半导体材料，而且是对样品无接触、无损伤的测量，该方法可对研究第二代、第三代半导体提供技术支持。

附图说明

图1是本实用新型的测试结构示意图；

图2是本实用新型被测样品外观示意图；

图3(a)、(b)分别是本实用新型样品与电容活动极的平行板电极示意图和等效电路图；

图4是本实用新型等效电路上总电荷的时间变化关系图；