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南开大学 硅光电子学与储能实验室Four-Point Probe Operation | 2011四探针操作手册四探针操作说明书Four-Point Probe Operation 第1章引言 (1)1. 目的 (1)2. 应用范围 (1)3. 测试设备 (1)四探针 (1)数字电压源表 (2)第2章原理简述 (3)1. 薄膜(厚度≤4mm)电阻率： (3)2. 薄膜方块电阻 (3)第3章操作方法 (5)1. 引言 (5)2. 测试线连接方式 (5)3. KEITHLEY 2400高压源表设置指南 (6)4. 探针接触方式 (8)5. 数据测试指南 (8)第4章注意事项 (10)附表 (I)第1章引言1.目的本说明书主要介绍用四探针法测试薄膜方块电阻及电阻率的原理及具体操作方法。
2.应用范围测量参数：方块电阻，电阻率测量样品：均匀薄膜，均匀薄片方块电阻测试范围：0.01Ω～500MΩ电阻率测试范围：10-5Ω∙cm～103Ω∙cm样品大小：直径>1cm精度：<±5%3.测试设备四探针生产厂商：广州四探针有限公司RTS-2型基本指标：间距：1±0.01mm；针间绝缘电阻: ≥1000MΩ；机械游移率: ≤0.3％；探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm；探针压力：5～16 牛顿(总力)；使用环境：温度:：23±2℃；相对湿度：≤65％；无高频干扰；无强光直射；基本参数：Fsp=0.1探针间距：1.0mm数字电压源表生产厂商：KEITHLEY 2400高压源表技术参数：准确度：0.012％功率：20w型号：2400品牌：吉时利测量范围：可选高电压（1100V）或大电流（3A）源/测量（A）KEITHLEY2400通用型源表,最大可测量200V的电流和1A的电流，输出功率20W.主要特点及优点:设计用于高速直流参数测度2400系列提供宽动态范围：10pA to 10A, 1μV to1100V, 20W to 1000W四象限工作0.012%的精确度，51/2 的分辨率可程控电流驱动和电压测量钳位的6位线电阻测量在4 1/2 数位时通过GPIB达1700读数/秒内置快速失败/通过测试比较器可选接触式检查功能数字I/O提供快速分选与机械手连接GPIB, RS-232, 和触发式连接面板TestPoint and LabVIEW驱动第2章原理简述将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在1、4 探针间通以电流I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。
目录一. 目的 (003)二. 范围 (003)三. 职责 (003)四. 名词定义 (003)五. 内容 (003)六. 安全 (005)七．设备材料 (005)八. 相关文件 (005)九. 记录 (005)1. 目的：规范四探针测试仪的操作与维修保养工作。
2. 范围：适用于车间内四探针测试仪的操作与维修保养工作。
3. 职责：3.1 负责扩散后方块电阻的测试。
3.2 规范操作，为测试数据规范化提供依据。
3.3 负责发现扩散后硅片质量、工艺异常状况时的反映。
4名词定义：4.1 SDY-4型四探针测试仪5.内容:5.1 仪器介绍：SDY-4型四探针测试仪是根据单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国A.S.T.M标准设计的半导体材料电阻率及方块电阻(薄层电阻)测试专用仪器.仪器以大规模集成电路为核心部件,采用平面轻触式开关控制,及各种工作状态LED指示.应用微计算机技术，利用HQ－710E型测量数据处理器，使得测量读数更加直观、快速，整套仪器体积小、功耗低、测量精度高、测试速度快、稳定性好、易操作。
本仪器可满足半导体材料、器件的研究生产单位对材料(棒材、片材)电阻率及扩散层、离子注入层、异型外延层和导电薄膜方块电阻测量的需要。
5.2 仪器电气原理如图（1）所示：电流选档 A/D 显示换相控制图(1)仪器电气原理框图5.3 SDY-4型四探针测量原理如图（2)所示：将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在l、4探针间通以电流I(mA)，2、3探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。
测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，计算样品的电阻率或方块电阻:图（2）直线四探针法测试原理图5.4 仪器面板说明如图（3）所示：SDY-4型四探针测试仪主要由主机（电气测量装置）和测试台组成，两部分独立放置，通过连接线联接。
⑨⑩①②③④⑤⑥⑦⑧图（3）主机前面板说明按键和旋钮说明如下：①---主机数字及状态显示器；②、③、④、⑤---测量电流量程选择按键，共四个量程（0.1mA、1mA、 10mA、 100mA）；⑥---R□/ρ测量选择按键，开机时自动设置在“R□”位；⑦---测量电流方式选择按键，开机时自动设置在“I”（电流）位；⑧---电流换向按键；⑨---电流粗调电位器；⑩---电流细调电位器；5.5 使用方法仪器：首先按照说明连接四探针探头与SDY-4主机，接上电源，再按以下步骤进行操作：5.5.1 开启主电源开关，此时“R□”和“I”指示灯亮，预热约5分钟；5.5.2 估计所测样品方块电阻的范围，按表1选择电流量程，按下②、③、④、⑤中相应的键（如无法估计样品方块电阻的范围，则可以以“0.1mA”量程进行测试，再以该测试值作为估计值按表1选择量程）；方块电阻（Ω/□）电流量程（mA)< 2.5 1002.0—2.5 1020 — 250 1>200 0.1表1方块电阻测量时电流量程选择表5.5.3 放置样品压下探针，使样品接通电流。
探针式数字温度计安全操作及保养规程温度计是现代社会中广泛应用的安全测试工具。
随着技术的不断进步，探针式数字温度计越来越多的用于各个工业和日常的精确温度检测需求中。
无论是在家庭还是在工作场所，使用探针式数字温度计时都必须遵循正确的操作规程。
下面详细介绍探针式数字温度计的安全操作及保养规程。
安全操作规程选择合适温度计型号在使用探针式数字温度计前，必须确保您已经根据自身需要和实际情况选择了合适型号的温度计。
合适的温度计必须符合以下三个条件：•能够满足您的测量要求。
•符合你的预算和资金限制。
•能够适应具体的测量环境和条件。
例如，如果需要测试含水量的溶液，则必须使用防水型号的温度计。
检查并确认采样器在执行任何温度测试前，请检查并确认采样器是否安装、紧固、适当。
如果采样器松动，您的测量结果将不是真实的，从而影响您的测量结果。
处理特定类型的温度计不同类型的温度计需要不同的处理方式，并需要确认合适的窃读位置。
当涉及到探针式数字温度计时，请问确保以下安全操作：•在进行任何测量测试之前，必须确保您的探针已与实体相连，并根据所使用的温度计类型检查是否需要额外的工具。
•只有在密码上锁的情况下才能更换电池。
•在使用过程中，不要试图将探针插入到固体样品中，以免损坏探针。
按照正确的温度范围操作在进行温度测试之前，您必须熟悉所使用的温度计的正确使用温度范围。
在测量或记录温度时，必须严格按照所使用的温度范围操作。
否则就会出现精度问题。
正确存放温度计当您使用温度计时，必须注意下面的事项：•长时间不使用温度计时，应该把温度计放在正确的储存位置。
•您的温度计应该保持干燥和清洁，以保证测量的准确性。
•不要把温度计存储在可燃物体附近或易受损的地方。
保养规程清洁您的温度计保持温度计的清洁和干燥非常重要，这样可以确保精度和延长使用寿命。
使用时请遵守以下建议：•使用棉签和淡水轻轻清洁温度计探针。
•不要使用化学洗涤剂，酒精或其他腐蚀性溶液。
•打开探针时，不要过度伸长或扭曲探针线。
SZT-2A四探针测试仪使用说明书一概述SZT-2A型数字式四探针测试仪是运用四线法测量原理的多用途综合测量装置，配上专用的四探针测试架，即可以测量片状，块状或柱状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。
四探针测试架有电动，手动，手持三种可以选配，另外还配有四个夹子的四线输入插头用来作为测量线状或片状电阻的中，低阻阻值。
仪器由主机，测试架等部份组成，测试结果由液晶显示器显示，同时，液晶显示器还显示测量类型（电阻率，方块电阻和电阻）以及探头修正系数，主机由开关电源，DC/DC变换器，高灵敏度电压测量部份，高稳定度恒流源，和微电脑控制系统组成。
由於采用大规模集成电路，所以仪器可靠性高，测量稳定性好。
测试探头采用宝石导向轴套和高硬度钢针，定位准确，游移率小，使用寿命长。
仪器适用於半导体材料厂，半导体器件厂，科研单位，高等院校对半导体材料电阻性能的测试。
本仪器工作条件为：温度：23℃±3℃相对湿度：50%~70%工作室内应无强磁场干扰，不与高频设备共用电源。
二，技术参数1，测量范围电阻率： 10⁻⁴-105Ω-cm方块电阻 10⁻⁴- 105Ω/□电阻 10-⁴- 105Ω2，可测半导体材尺寸直径：Ф15-100mm长（或高）度：≤400mm3，测量方位轴向，径向均可4，数字电压表：（1）量程：20mV,200mV,2V（2）误差：±0.5%读数±2字（3）输入阻抗:>10⁸Ω（4）最大分辨率:10μV（5）点阵液晶显示，过载显示。
5，恒流源：（1）电流输出：共分10μA,100uA,1mA,10mA,100mA五挡可通过按键选择，各挡均为定值不可调节，电阻率探头修正系和扩散层方块电阻修正系数均由机内CPU运算后，直接显示修正后的结果。
（2）误差：±0.5%±2字。
6,四探针测试头;(1) 探针间距: 1mm(2) 探针机械游移率: ±1.0%(3) 探针材料: 碳化钨,Ф0.5mm(4) 0-2Kg可调,最大压力约2Kg7, 电源:交流 220V±10%功耗<35W本仪器可以选配电动测试架，手动测试架，手持探险头或四夹子电阻测量输入线。
SZT-2C四探针测试仪使用说明书一概述SZT-2C型数字式四探针测试仪是运用四线法测量原理的多用途综合测量装置，配上专用的四探针测试架，即可以测量片状，块状或柱状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。
四探针测试架有电动，手动，手持三种可以选配，另外还配有四个夹子的四线输入插头用来作为测量线状或片状电阻的中，低阻阻值。
仪器由主机，测试架等部份组成，测试结果由液晶显示器显示，同时，液晶显示器还显示测量类型（电阻率，方块电阻和电阻）;探头修正系数和温度值，用来监测仪器使用时的环境温度。
主机由开关电源，DC/DC变换器，高灵敏度电压测量部份，高稳定度恒流源，和微电脑控制系统组成。
由於采用大规模集成电路，所以仪器可靠性高，测量稳定性好。
测试探头采用宝石导向轴套和高硬度钢针，定位准确，游移率小，使用寿命长。
仪器适用於半导体材料厂，半导体器件厂，科研单位，高等院校对半导体材料电阻性能的测试。
本仪器工作条件为：使用温度：23℃±3℃相对湿度：50%~70%工作室内应无强磁场干扰，不与高频设备共用电源，二，技术参数1，测量范围电阻率：10⁻⁴-106Ω-cm方块电阻10⁻⁴- 106Ω/□电阻10-⁴- 106Ω2，可测半导体材尺寸直径：Ф5-250mm长（或高）度：≤400mm（如配探笔可以测量任意长度）3，测量方位轴向，径向均可4，数字电压表：（1）量程：20mV,200mV,2V（2）误差：±0.1%读数±2字（3）输入阻抗:>10⁸Ω（4）最大分辨率:10μV（5）点阵液晶显示，过载显示。
5，恒流源：（1）电流输出：共分10μA,100uA,1mA,10mA,100mA六挡可通过按键选择，各挡均为定值不可调节，电阻率探头修正系和扩散层方块电阻修正系数均由机内CPU运算后，直接显示修正后的结果。
（2）误差：±0.5%±2字，在使用1μA恒流电流输出时为±0.5%±5字6,四探针测试头;(1) 探针间距: 1mm(2) 探针机械游移率: ±1.0%(3) 探针材料: 碳化钨,Ф0.5mm(4) 0-2Kg可调,最大压力约2Kg7，温度传感器；本仪器增加了高精度的温度传感器，以监测仪器使用时的环境温度。
SDY-5型双电测四探针测试仪技术说明书一、概述二、技术指标三、测量原理四、仪器结构说明五、使用方法六、注意事项七、打印机操作方法一、概述SDY-5型双电测四探针测试仪采用了四探针双位组合测量新技术，将范德堡测量方法推广应用到直线四探针上，利用电流探针、电压探针的变换，进行两次电测量，能自动消除样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素对测量结果的影响。
因而不必知道探针间距，样品尺寸及探针在样品表面上的位置。
由于每次测量都是对几何因素的影响进行动态的自动修正，因此显著降低了几何因素影响，从而提高了测量准确度。
用目前大量使用的常规四探针测量方法所生产的仪器是根本办不到的。
使用本仪器测量时，由于不需要进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状的薄膜材料及片状材料有广泛的适用性。
仪器适用于测量片状半导体材料电阻率及硅扩散层、离子注入层、异型外延层等半导体器件和液晶片导电膜、电热膜等薄层（膜）的方块电阻。
仪器以大规模集成电路为核心部件，并应用了微计算机技术。
利用HQ-710F型微计算机作为专用测量控制及数据处理器，使得测量、计算、读数更加直观、快速，并能打印全部预置和测量数据。
二、技术指标1.测量范围：硅片电阻率：0.01—200Ω.cm (可扩展)薄层电阻：0.01—2000Ω/口(可扩展)(方块电阻)可测晶片直径：最大直径100 mm(配J-2型手动测试架)200 mm(配J-5型手动测试架)可测晶片厚度：≤ 3.00 mm2.恒流电源:电流量程分为100μm、1mA、10mA、100mA四档。
各档电流连续可调。
稳定度优于0.1% 3.数字电压表:量程：0-199.99mV；分辨率：0.01 mV显示：四位半红色发光管数字显示.极性、小数点、超量程自动显示。
精度：±0.1%4.模拟电路测试误差:(用1、10、100、1000Ω精密电阻)≤±0.3%±1字5. 整机准确度:(用0.01—200Ω.cm 硅标样片测试)<5%6. 微计算机功能:(1)键盘控制测量取数,自动控制电流换向和电流、电压探针的变换，并进行正、反向电流下的测量，显示出平均值。
实验七四探针法测量材料的电阻率一、实验目的（1）熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理（2）掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法二、实验原理半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一，已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。
半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性，是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一，对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。
直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。
所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。
由图1(a)可见，测试过程中四根金属探针与样品表面接触，外侧1和4两根为通电流探针，内侧2和3两根是测电压探针。
由恒流源经1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针（探针2和探针3）之间的电压V23。
a b图1 四探针法电阻率测量原理示意图若一块电阻率为 的均匀半导体样品，其几何尺寸相对探针间距来说可以看作半无限大。
当探针引入的点电流源的电流为I ，由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面，则在半径为r 处等位面的面积为22r π，电流密度为2/2j I r π= （1）根据电流密度与电导率的关系j E σ=可得2222jI I E r rρσπσπ=== （2） 距离点电荷r 处的电势为 2I V r ρπ=（3） 半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。
通过数学推导，四探针法测量电阻率的公式可表示为123231224133411112()V V C r r r r I Iρπ-=--+∙=∙ （4） 式中，11224133411112()C r r r r π-=--+为探针系数，与探针间距有关，单位为cm 。
若四探针在同一直线上，如图1(a)所示，当其探针间距均为S 时，则被测样品的电阻率为1232311112()222V V S S S S S I Iρππ-=--+∙=∙ （5） 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。
