双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式(见图1)。
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行i14v23和i13v24组合测量,测量过程如下:
1.进行i14v23组合测量:
电流i从1针→4针,从2、3针测得电压v23+;
电流换向,i从4针→1针,从2、3针测得电压v23-;
计算正反向测量平均值:v23=(v23+ +v23-)/2;
2.进行i13v24组合测量:
电流i从1针→3针,从2、4针测得电压 v24+;
电流换向,i从3针→1针,从2、4针测得电压 v24-;
计算正反向测量平均值:v24=(v24+ +v24-)/2;
3.计算(v23/v24)值;
(以上v23、v24均以 mv 为单位);
4.按以下两公式计算几何修正因子k:
若 1.18<(v23 /v24)≤1.38 时;
k=-14.696+25.173(v23/v24)-7.872(v23/v24)2; …(1)
若 1.10≤(v23/v24)≤1.18 时;
k=-15.85+26.15(v23/v24)-7.872(v23/v24)2; …(2)
5.计算方块电阻 r□ :
r□ =k·(v23/i) (单位:ω/□) ; …(3)
其中:i为测试电流,单位:ma;
v23为从2、3针测得电压v23+和v23-的平均值,单位:mv;
6.若已知样品厚度w,可按下式计算样品体电阻率ρ:
ρ=r□·w·f(w/s)/10 (单位:ω.cm); …(4)
其中:r□为方块电阻值,单位:ω/□;
w为样片厚度,单位:mm(w ≤3mm);
s为探针平均间距,单位:mm;
f(w/s) 为厚度修正系数;
7.计算百分变化率(以测试样品电阻率ρ为例):
ρm -ρm
大百分变化(%)=─────×100% …(5)
ρm
│ρa -ρc │
平均百分变化(%)=─────────×100% …(6)
ρc
2(ρm -ρm )
径向不均匀度e(%)=──────────×100% …(7)
ρm +ρm
以上式中:ρm 、ρm 分别为测量的电阻率大值与小值,单位:ω.cm;
ρc 为第1、2 点(即圆片中心测量点)测量平均值,单位:ω.cm;
ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值,单位:ω.cm;
(若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρm 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成rm 、rm 、ra 、和rc 。其公式意义与ρm 、ρm 、ρa 、ρc 相似)。
