[发明专利]一种纳米级绝缘薄膜电压-电流特性测量系统

权利要求书

1.一种纳米级绝缘薄膜电压-电流特性测量系统，其特征在于：

纳米绝缘薄膜是指由厚度为纳米数量级即1～100nm的附着于基体所形成的绝缘薄膜材料；测量系统包括探针台、电学测试装置和计算机；电学测试装置用于测量薄膜样品的漏电流特性即电压-电流特性曲线；

探针台包括两个XYZ三向探针移动台、两根导电测试探针，XYZ三向探针移动台包括有探针夹持器，探针夹持器用于夹持和固定导电测试探针；

电学测试装置，其特征在于：包括前置跨阻放大器，通过高频轮切电路将放大电路按时间片轮切为两路，其中一路输出信号包含有绝缘薄膜待测漏电流信号和干扰信号，另一路仅包括有干扰信号，不包含有绝缘薄膜待测漏电流信号；再通过减法电路复而为一，利用这种方式过滤掉干扰信号，提取、放大有用的待测信号，提高信噪比，有效地抑制噪声，准确地测量得到纳米级绝缘薄膜的漏电流特性即电压-电流特性曲线；

导电测试探针，其特征在于：导电测试探针由内部中空的金属探针针套、铜质丝线、微铟球构成，金属探针针套的内部孔径与铜质丝线的直径相匹配，使得铜质丝线恰好穿过金属探针针套而不晃动；并且铜质丝线的长度大于金属探针针套的长度，使得铜质丝线穿过金属探针针套仍然有一部分露出金属探针针套外；铜质丝线穿过金属探针针套，金属探针针套的尾端使用机械夹具施压后压扁使得铜质丝线固定在金属探针针套中不会滑出；铜质丝线露出金属探针针套的一端，焊有微铟球；导电测试探针的一端以倾斜方式固定在探针夹持器中；

选择铜质丝线的直径和微铟球的直径，使得导电测试探针以倾斜方式固定在探针夹持器中时，露出金属探针针套外的铜质丝线在微铟球的重力作用下能保持形状而不下弯；使其能够保持合适的柔韧性而不会太过刚硬。

2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：

探针台用于放置待测样品并引出两根测试电缆；计算机用于控制电学测试装置，并接收和记录电学测试装置回传的测量数据；前置跨阻放大器用于放大经过待测样品的微弱电流，前置跨阻放大器输入端通过测试电缆电性连接至待测样品上的两个电极，前置跨阻放大器输出端电性连接至电流测量装置；电流测量装置用于测量经过待测样品的微弱电流，通过A/D转换器将模拟测量结果转换为数字测量结果，并将数字测量结果通过电学测试装置的计算机接口电路反馈至计算机。

3.如权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于：

探针台包括样品台、光学显微镜、两个XYZ三向探针移动台、两根导电测试探针，XYZ三向探针移动台包括有探针夹持器和XYZ三向精密移动机构，探针夹持器用于夹持和固定导电测试探针，XYZ三向探针移动台用于实现在X、Y、Z三个方向调节导电测试探针的位置；光学显微镜用于观察导电测试探针针尖的位置并准确移动和可靠接触至纳米薄膜样品上的两个电极。

4.如权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于：

铜质丝线的直径为20～80微米，即0.02～0.08mm；微铟球的直径为150～500微米，即0.15～0.5mm；铜质丝线的直径过小，会使其刚性不足、无法支撑起微铟球而自下垂；铜质丝线的直径过大，会使其刚性过大，在测试时仍然会损伤纳米薄膜；铜质丝线露出金属探针针套的部分的长度为8～20mm；露出金属探针针套的部分过长，会使其刚性不足、无法支撑起微铟球而自下垂；露出金属探针针套的部分过短，会使其刚性过大，在测试时仍然会损伤纳米薄膜。