四探针原理｜薄膜电阻测量

对任何一种薄膜材料而言，薄层电阻都是一个关键特性，因为电荷会沿着薄膜传输，而不是穿过薄膜。薄膜设备(如钙钛矿太阳能电池或有机 LED)需要导电电极，其厚度通常为纳米至微米范围。下图显示了电荷在LED设备内的移动方式。电极必须横向传输电荷，并且需要较低的薄层电阻来减少此过程中的损耗。当尝试扩大设备的尺寸时，这一点就变得更加重要，因为电荷必须沿着电极传输得更远才能被提取出来。

 薄膜 LED 示意图——技术咨询176-5252-0563

示意图显示电流横向流经极到达活性材料。电极的薄层电阻会影响到达 LED 的电流量，从而影响其性能。此外，如果知道薄层电阻和材料厚度，就可以计算出电阻率和电导率。这样，仅通过薄层电阻测量就可以确定材料的电气特性。

测量薄层电阻的主要技术是四探针法(也称为开尔文法)，该方法使用四根探针进行测量。四根探针由四个等距、共线的电探针组成，如下图所示。

四探针示意图

四根探针间距相等(s)，并与表面接触。电流(I)通过探针1注入并通过探针4收集，同时测量探针2和3之间的电压。它的工作原理是在外面两个探头之间施加直流电流(I)，并测量里面两个探头之间产生的电压差。

然后使用下面公式计算薄层电阻:

Rs=πΔV/ In(2)I=4.53236ΔV/I

Rs是薄层电阻，ΔV是内探针之间测量到的电压变化，I是外探针之间施加的电流。薄层电阻通常使用单位 Ω/口(欧姆/平方)来表示，以区别于体电阻。需要注意的是，该等式需要满足以下两个条件：

1、被测材料的厚度不超过探头间距的 40%

2、样本的横向尺寸足够大

丘山仪器全自动四探针

丘山仪器全自动四探针使用碳化钨材料作为探针，确保了仪器的高机械精度和长使用寿命。它可以对最大150mm 样品（ 6 英寸晶圆）进行快速、自动扫描 ，从而获取样品不同位置的方阻/电阻率分布信息，并以excel形式储存，便于使用者后期分析。它可适用于半导体及太阳能电池（单晶硅、多晶硅、钙钛矿）、液晶面板（ITO/AZO）、功能材料（热电材料、碳纳米管、石墨烯、银纳 米线、导电纤维布）、半导体工艺（金属层/离子注入/扩散层）、非晶合金等诸多领域。