四探针法测薄膜电阻, -ag真人官方入口

????????开尔文四线检测也被称之为四端子检测（4t检测）、四线检测或4点探针法，它是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端（ 2t）传感能够进行更精确的测量。开尔文四线检测被用于一些欧姆表和阻抗分析仪，并在精密应变计和电阻温度计的接线配置。也可用于测量薄膜的薄层电阻。四线检测的关键优点是分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。

??????? 四线检测感应也被称为开尔文检测，威廉·汤姆森·开尔文勋爵在1861年发明的开尔文电桥测量低电阻。每两线连接，可以称得上是kelvin连接。

原理:

??????? 假设我们希望一些组件位于一个显着的距离从我们的欧姆表测量电阻。这种情况下会产生问题，因为欧姆表测量所有的电路回路中的电阻，它包括导线的电阻（rwire）连接的欧姆表被测量组件（rsubject）：

????????通常情况下，导线的电阻是非常小的（仅几欧姆的导线上的压力表（大小），主要取决于每数百英尺），但如果连接线很长，和/或待测组分有一个非常反正低电阻，引入线电阻测量误差将是巨大的。

??????? 在这样的情况下的电阻测量主体的一个巧妙的方法，涉及的电流表和电压表的使用。我们知道，从欧姆定律，电阻等于电压除以电流（r = e / i）。因此，我们应该能够确定电阻的主体成分，如果我们测量的电流通过，并且两端的电压下降

????????电流在电路中的所有点相同，因为它是一个串联回路。因为我们只测量电压下降的整个主体电阻（而不是导线的电阻）。

????????不过，我们的目标，是从远处来衡量这个主题性，所以我们必须位于电压某处附近电流表，由另一对含有电阻的导线跨接受阻力：

????????起初，我们似乎已经失去了任何电阻测量这种方式的优点，因为现在电压表测量电压通过长着一双引入杂散电阻（电阻）线，再次进入测量电路。然而，经仔细检查可以看出，没有什么损失，因为电流几乎是微乎其微的。因此，那些长导线连接两端的电压表的（rsubject）电阻将下降较小的电压，这是非常几乎相同的，就好像它是受电阻直接跨接在电压表指示：

????????将无法测得的电压表主要载流导线之间的任何电压下??降，这样做没有考虑到在所有的阻力计算。可能会进一步提高测量精度，如果电压表的电流保持在最低限度，或者通过使用一个高品质（由低满量程电流）的动作和/或空电位（均衡）系统。

??????? 这种测量方法，避免了导线的电阻所引起的误差，被称之为开尔文四线检测电阻方法。特殊的连接称为开尔文夹子（下图）

?????????一般来说，“鳄鱼”式夹子，通常在铰链点连接，半“下巴”电是彼此共用的。开尔文夹子，半部分钳口彼此绝缘，只有被测定的导线与夹子的尖端处接触。因此，目前通过“c（”当前）的半“下巴”不通过“p”（电压）的半“下巴”，而不会产生任何沿其长度的错误诱导压降。

????????相同的原理，使用不同的接触点的传导电流和电压测量是用在精密分流电阻器，用于测量大量的电流。精密分流电阻器“转换”一个当前值成比例的电压值。因此，电流可以通过测量分流器两端的电压下降被精确地测量。

????????使用分流电阻和电压电流测量，特别适合涉及幅度特别大电流的应用。在这种应用中，分流电阻器的电阻可能会毫欧或微欧的顺序，在满电流的情况下，以便只有适量的电压将被丢弃。这种低电阻线的连接电阻，表示这样的分流上测量的电压必须这样做，在这样一种方式，以避免检测电压降载电流导线连接，以免引起巨大的测量误差。为了使由分流电阻本身的电压表的测量电压下降，没有任何杂散电压源自电线或连接电阻，分流器通常配有四个连接端子：

应用:

??????? 开尔文测量可以发现接触不良或意外性电路中的实用工具。直流电源连接到电路，并调整电源，从而提供一个恒定的电流。用数字万用表设置为测量直流电压，测量在电路中的各个点上的电压降。如果你知道的导线尺寸，可以估算你应该看到的电压降和比较这你测量的电压降。这可以是一个快速和有效的方法，发现接触到的元素，如在照明电路的拖车在布线的连接不良。未通电的的ac导体（确保交流电源不能打开），它也可以很好的工作。例如，你可以在一个光开关测量电压降，并确定如果接线连接到开关。

电阻率是决定半导体材料电学特性的重要参数，为了表征工艺质量以及材料的掺杂情况，需要测试材料的电阻率。半导体材料电阻率测试方法有很多种，其中四探针法具有设备简单、操作方便、测量精度高以及对样品形状无严格要求的特点。因此，目前检测半导体材料电阻率，尤其对于薄膜样品来说，四探针是较常用的方法。

四探针测试原理

四探针技术要求使用四根探针等间距的接触到材料表面。在外边两根探针之间输出电流的同时，测试中间两根探针的电压差。最后，电阻率通过样品的几何参数，输出电流源和测到的电压值来计算得出。

国产s型数字源表能四线法测电阻吗？对线缆要求？ ①可以的，使用其四线测量模式； ②四探针测试时一般是恒流测电压，而所加的电流一般在ma级，所以对线缆基本没有要求

需要测试的参数：表面电阻率

需要仪器列表： s型国产源表

探针台或夹具

可编程温箱

软件

高校相关专业材料专业

化学专业

普赛斯仪表自主研发的高精度源表（smu），可以在输出电流时测试电压，也可以在输出电压时测试电流。输出电流范围从皮安级到安培级可控，测量电压分辨率高达微伏级。支持四线开尔文模式，适用于四探针测试，可以简化测试连接，得到准确的测试结果。

上位机软件指导电阻率测试步骤，测试方法清晰明确，即使不熟练的工程师也能迅速掌握测试方法。内置电阻率计算公式，测试结束后直接从电脑端读取计算结果，方便灵活的做后续处理分析系统主要由源测量单元、探针台和上位机软件组成。四探针可以通过前面板香蕉头或者后面板三同轴接口连接到源表上。

ni-ti基合金薄膜相变行为及其力学特性研究

【摘要】：ni-ti基合金薄膜由于具有优异的形状记忆性和伪弹性等特性被广泛地应用于微机电系统(mems)中。随着微电子器件向微型化的方向不断发展,薄膜的特征尺寸(如薄膜厚度、晶粒尺寸等)持续减小,其相变行为和力学特性表现出强烈的尺寸依赖性,甚至出现反常的物理与力学特性,导致无法正确预测微电子器件的工作可靠性与寿命；另一方面,ni-ti基合金薄膜的相变行为和力学特性与组元、成分和热处理工艺密切相关。因此,研究ni-ti基合金薄膜的特征尺寸、组元等对其相变行为和力学特性的影响,对设计和制备具有响应快、相变温度高和力学性能优异的形状记忆合金薄膜具有重要的科学意义。基于以上考虑,本文采用直流磁控溅射法,通过改变沉积温度和退火温度制备了一系列的三元ni-ti-al薄膜和ti/ni多层膜。利用能谱分析、x射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法表征薄膜的化学组成、相组成和微观结构；利用四探针电阻测试法研究了薄膜的相变行为；利用纳米压痕法表征薄膜的伪弹性、硬度、模量和应变速率敏感性等力学特性；研究了薄膜特征尺寸(晶粒尺寸、多层膜的调制周期)、压痕深度、析出相和应变速率等对ni-ti基合金薄膜相变行为和力学性能的影响及其作用机制。主要结论如下：(1)制备了具有高伪弹性的l21相-n143ti3gal19合金薄膜,发现薄膜的伪弹性和硬度表现出明显的尺寸依赖性。其伪弹性随晶粒尺寸和压入深度的减小而逐渐增高,在晶粒尺寸最小为12 nm和压痕深度最小为30nm时达到最高值92.7%。薄膜的伪弹性随晶粒尺寸的减小而增加的原因是应力诱导的马氏体转变所需的弹性应变和临界应力随晶粒尺寸的减小而增加。随着晶粒尺寸从28nm减小至12 nm,薄膜的硬度先增加后减小,在晶粒尺寸为16 nm时达到最大值13.8 gpa,在晶粒尺寸≤16 nm时,薄膜硬度随晶粒尺寸展现出反hall-petch效应。(2)发现富ni析出相的生长能明显提高ni-ti-al合金薄膜的马氏体相变温度和硬度、减小其相变滞后。不同沉积温度制备的ni49.7ti45.3al5薄膜的马氏体相变开始温度均高于室温,随着富ni析出相的生长,马氏体相变温度逐渐升高、马氏体相变滞后温度减小了一半、二阶的b2→r→b19'相变路径转变为了b2→b19'一阶相变。随着富ni析出相的生长,ni44ti32al24合金薄膜的马氏体相变温度由-37.5℃增加到-33.7℃,且相变展现出零相变滞后。由于富ni析出相的强化作用,ni49.7ti45.3al5和ni44ti32al24合金薄膜的硬度随着富ni析出相的生长分别增加了12.8%和22%。(3)通过ti/ni多层膜设计,选用原位加热沉积和退火处理相结合,制备出超高硬度的ni-ti合金薄膜,这证实了最初引入界面实现性能强化的设想。退火态ti/ni多层膜的合金化和力学性能都明显依赖于薄膜的调制周期,随着调制周期减小至5.4 nm,多层膜实现了充分合金化,层界面消失。沉积态和退火态的ti/ni多层膜的硬度都随调制周期的减小先增大后减小,均在调制周期为5.4 nm时达到最大值。随着压入深度的增加,调制周期为13.5和27 nm的多层膜的硬度出现异常软化,可以发现其载荷-位移曲线上产生了明显的"pop-in"和载荷急剧下降现象。"pop-in"和载荷下降现象由应力诱导的马氏体相变引起,同时诱导马氏体相变的临界载荷随着调制周期的减小而增加。(4)研究了应变速率对退火态ti/ni多层膜力学性能和相变行为的影响。发现调制周期为13.5和27 nm的退火态ti/ni多层膜的硬度具有负的应变速率敏感性,而其他调制周期的多层膜的硬度不随应变速率变化。应力诱导的马氏体相变是调制周期为13.5和27 nm的退火态ti/ni多层膜的硬度出现负的应变速率敏感性的内在原因。另外,发现引起马氏体相变的临界载荷随应变速率的加快而逐渐增大,这是由于应变速率越快,更多的相变(奥氏体-马氏体相变)潜热来不及消散,这有利于奥氏体相保持稳定,导致驱动相变所需的应力变大。

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