[发明专利]精确电阻率测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种精确电阻率测量装置，包括样品固定装置、测量线路转换装置和数据采集系统；样品固定装置包括磁力吸盘、样品台、探针台、样品和探针，样品台与探针台均置于磁力吸盘上，样品置于样品台上，四个探针台分布于样品台四周，每一探针台上固定安装一根弹簧探针，通过各探针内部的弹簧结构实现探针与样品的点接触；测量线路转换装置包括插板和接线柱，可实现测量线路的快速转换；数据采集系统包括直流恒流源、高精度电压表和计算机操作系统，电表与计算机系统连接以实现数据的自动采集与存储。本发明用磁力吸盘实现样品位置的固定，利用探针减小与样品接触面，提高了检测的准确性；借助弹簧探针的可伸缩性可用于测量不同尺寸样品的电阻率。

技术领域

本发明涉及材料电性能测试技术领域，具体涉及一种快速准确测量金属和半导体材料电阻率的装置及方法。

背景技术

电阻率是用来表示物质电阻特性的物理量，直接反映了对于电流的阻碍属性，电阻率小，导电性能比较优异，其大小不仅与物质种类有关，而且与温度息息相关，压力对其也有着一定的影响作用；电阻率还可用于计算电导率、热导率以及热电材料的功率因数等。

目前，用于检测电阻率的方法多以vander Pauw(范德堡)为基本原理，范德堡四线法可以精确测量任意形状样品的电阻率，仅要求样品上下表面平行，内部没有裂纹或者孔洞。此外，该方法要求电极触点位置需在样品边缘，且触点面积应远远小于样品面积，否则会产生较大的测量误差，严重降低实验的准确性。现有的范德堡四线法多采用将电极(钛箔、铜箔等)直接焊接在样品边缘，当样品尺寸较小时会导致电极与样品的相对接触面积过大，严重影响实验测量的准确性。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种精确电阻率测量装置及方法，它在完成数据检测的同时尽量提高检测精度，最大限度的简化操作流程，提高检测效率。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种精确电阻率测量装置，包括样品固定装置、测量线路转换装置和数据采集系统；

所述样品固定装置包括磁力吸盘、样品台、探针台、样品和探针，所述样品台与探针台均置于磁力吸盘上，所述样品置于所述样品台上，所述探针台有四个，分布于所述样品台四周，每一探针台上固定安装一根所述探针，探针采用弹簧探针，通过各探针内部弹簧结构实现所述探针与所述样品的点接触；所述磁力吸盘通过调节磁力大小用于固定所述样品台与探针台的位置；

所述测量线路转换装置包括插板和接线柱，所述插板置于试验台，所述接线柱分布于插板上，接线柱与探针一一对应设置，且探针与接线柱之间通过导线进行连接；

所述数据采集系统包括直流恒流源、高精度电压表和计算机操作系统，所述直流恒流源通过导线与接线柱连接，为所述样品提供恒定电流，所述高精度电压表通过导线与接线柱连接，用于采集所述样品电压；所述直流恒流源、高精度电压表分别与所述计算机操作系统连接，实现数据的采集与存储。

上述方案中，所述磁力吸盘、样品台和探针台表面均做电气绝缘处理。

上述方案中，四个探针台沿样品台四周均匀分布。

上述方案中，所述磁力吸盘的上表面设有纵横交错的加深磁力槽，所述样品台置于加深磁力槽的交汇点位置。

上述方案中，所述样品台和探针台为尺寸一致的纯铁块，以保证四个探针与样品接触位置处于同一水平高度。

上述方案中，所述探针包括针杆、套管和弹簧，所述针杆后端插于套管内，针杆前端为针尖式结构，所述弹簧置于套管内，弹簧一端与针杆后端连接、另一端与套管内壁连接；所述针杆与弹簧表面镀金层在防止其氧化的同时提高导电性能。

上述方案中，所述探针通过电绝缘胶水固定在探针台中间。