[实用新型]一种半导体材料电阻率和塞贝克系数的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体材料测量装置技术领域。具体涉及一种半导体材料电阻率和塞贝 克系数的测量装置。

背景技术

电阻率和塞贝克系数是半导体材料的重要参数。它们不仅能表征材料的电输运性能，同 时能间接反映材料内部的载流子浓度和迁移率的高低。由于半导体材料与金属材料的导电机 制不同，无法使用基于两探针法的欧姆表直接测量其电阻率。当欧姆表的测量电极与半导体 接触时，会出现接触电阻效应和少数载流子注入现象，致使半导体材料的电阻率测量值大幅 偏离真实值。目前多采用四探针法测量半导体材料的电阻率(见孙以材.半导体测量技术[M]. 北京:冶金工业出版社,1984:7～24)。

半导体材料的塞贝克系数的测量装置分为两种：一种是静态法装置；另一种是动态法装 置。静态法装置是在待测试样的两端产生一个固定的温差，对应的塞贝克电压与该温差的比 值即为塞贝克系数。动态法装置是保持待测试样的一端温度恒定，将试样的另一端持续加 热，从而在试样两端产生一个连续变化的温差，对该温差和所对应的塞贝克电压进行线性拟 合，所得直线的斜率即为塞贝克系数(见贾磊等.温差发电的热力过程研究及材料的塞贝克系 数测定[J].中国工程科学,2006,7:31-34)。上述两种装置相比较，静态法装置的缺陷是精度较 低，测量结果重复性差；动态法装置的缺陷是相对费时。

现有的高精度电阻率及塞贝克系数的测量装置，如日本的ZEM系列测量装置、德国的 Linseis系列测量装置等，待测试样要求为横向截面尺寸为(2～5)×(2～5)mm²、纵向尺寸为 5～15mm的长方体小试样，对于更大尺寸的大块试样，需要切割加工成相应尺寸的小试样后 才能进行测量。而国内生产企业所使用的大块试样的电阻率和塞贝克系数的测量装置，电阻 率测量大多基于两探针法，塞贝克系数测量大多采用静态法，测量精度较低，测量结果重复 性较差，无法精确测量不同微小区域的电阻率和塞贝克系数，影响了对产品性能的客观评 价。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，目的是提供一种半导体材料电阻率和塞贝克 系数的测量装置，该装置能实现对长方体试样或圆柱体试样在不同待测区域的电阻率和塞贝 克系数的直接测量，测量精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该装置由升降系统、水平移动系统和 测量系统组成。

所述升降系统是：

底板的上表面后侧对称地固定有两根方形钢管，方形钢管内由下往上依次装有下轴承、 螺母式滑块、上轴承和端盖。竖直丝杆的下端安装在下轴承内，竖直丝杆的中部与螺母式滑 块螺纹连接，竖直丝杆的上端穿出上轴承和端盖与上手轮固定连接。两根方形钢管的前侧沿 竖直方向开有条形孔，两根水平杆的一端分别穿过对应的两根方形钢管的条形孔与螺母式滑 块固定连接，两根水平杆的另一端与对应的热端电极和冷端电极的上表面固定连接。

热端电极的结构是：热端电极壳体内装有热端可伸缩式电位探针、热端热电偶和单头加 热器；热端可伸缩式电位探针位于热端电极壳体的前部右侧，热端热电偶位于热端电极壳体 的前部左侧，单头加热器固定在热端电极壳体的中间位置处，热端可伸缩式电位探针的针尖 向下伸出热端电极壳体，热端可伸缩式电位探针的针尖伸出热端电极壳体的长度为5～8mm。

冷端电极的结构是：冷端电极壳体内装有冷端可伸缩式电位探针和冷端热电偶；冷端可 伸缩式电位探针位于冷端电极壳体的前部左侧，冷端热电偶位于冷端电极壳体的前部右侧， 冷端可伸缩式电位探针的针尖向下伸出冷端电极壳体，冷端可伸缩式电位探针的针尖伸出冷 端电极壳体的长度为5～8mm。

所述水平移动系统是：