[发明专利]基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率测试装置及方法

说明书

本发明涉及薄膜表面电导率测试技术，旨在提供一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率测试装置及方法。该装置是在导电薄膜的一侧设置电磁发射源，发射电磁波的方向朝向且垂直于导电薄膜；在水平的导电薄膜上下两侧分别放置磁场近场探头和电场近场探头，两个探头与导电薄膜保持相同间距，两者的连线垂直于导电薄膜。本发明对导电薄膜的形状、大小并无严苛要求，可以解决在同轴、波导中进行高频测试时，导电薄膜形状加工精度要求较高、误差较大的问题。同时，本发明可以测量导电薄膜任意位置、任意频率、任意时刻的表面电导率，得到薄膜的表面电导率随位置、频率、时间的分布情况，有利于提高薄膜应用的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种薄膜表面电导率测试技术，具体涉及一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试装置及方法，是采用电磁场近场测试来精确测定薄膜表面与位置和频率相关的局部电导率。

背景技术

导电薄膜在柔性电子产业领域应用广泛、需求迫切。目前工业界最常用的导电薄膜有氧化铟锡(ITO)薄膜、氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜以及石墨烯等二维材料薄膜，它们的电导率是其应用于屏幕显示、屏幕触控、太阳能电池等产品的关键影响因素之一。大规模生产高质量的电子薄膜，不仅需要在生产时进行精密的流程控制，更需要对不同产品、不同批次进行高效的定量测试。目前的测试方法包括在同轴、波导等腔体内测试，对导电薄膜形状加工精度要求较高、加工误差度测试结果影响较大。

在电磁场与电磁波的前沿研究领域，有大量关于新型二维导电薄膜的理论研究，这些薄膜包括石墨烯、二硫化钼、六方氮化硼等，它们在理论上被广泛用于新型波导、新型天线、新型滤波器等无源器件的设计。目前，这些新型薄膜的生产质量不稳定、生产规模较小，因而更需要在生产和设计中对它们的电导率进行严格地调控，并进行精细地测定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试装置及方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试装置，是在导电薄膜的一侧设置电磁发射源，其发射电磁波的方向朝向且垂直于导电薄膜；电磁发射源与导电薄膜的间距大于2λ，λ为发射电磁波的波长；在水平的导电薄膜上下两侧分别放置磁场近场探头和电场近场探头，两个探头与导电薄膜保持相同间距，两者的连线垂直于导电薄膜。

本发明中，是以兼具磁场近场探测与电场近场探测功能的探头替代所述磁场近场探头和/或电场近场探头。

本发明中，两个探头之间的连线与导电薄膜相交，电磁发射源的发射方向与导电薄膜相交，两个相交点之间的距离不大于D_MAX/2，D_MAX为发射源的最大口径。

本发明中，所述电磁发射源是喇叭天线。

本发明中，所述两个探头与导电薄膜的间距小于电磁发射源与导电薄膜的距离。

本发明中，所述两个探头分别通过信号线接至工控机，所述电磁发射源通过信号线接至控制器。

本发明进一步提供了利用前述装置实现基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试方法，是利用电磁发射源发出的电磁波照射导电薄膜，使其表面产生感应电流，通过磁场近场探头和电场近场探头测量导电薄膜两侧由感应电流形成的水平磁场和水平电场的幅度与相位；最后，利用测量数据计算得到导电薄膜的表面电导率；

该方法具体包括：

(1)利用电磁发射源在2λ距离外向导电薄膜发射电磁波，保证电磁波照射至导电薄膜时等效为平面波；