電阻率的測試方法多樣，應根據(jù)材料的維度（如塊體、薄膜、低維結(jié)構(gòu)）、形狀及電學特性選擇合適的測量方法。在低維半導體材料與器件的研發(fā)和生產(chǎn)中，電阻率作為反映材料導電性能的關(guān)鍵參數(shù)，其精確測量對器件性能評估和質(zhì)量控制具有重要意義。Xfilm 埃利四探針方阻儀憑借高精度和智能化特性，可為低維半導體材料的電學性能檢測提供了可靠解決方案。下文將系統(tǒng)闡述常規(guī)四探針法、改進的四探針法、兩探針法的原理與應用。

常規(guī)四探針法測試三維塊體材料的電阻率

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四探針法測量半無限大半導體器件示意圖

常規(guī)四探針法廣泛應用于三維塊體半導體材料的電阻率測量。該方法要求樣品近似為半無限大均勻介質(zhì)，四根探針以等間距直線排列。

實施需滿足關(guān)鍵條件：樣品表面平整；探針需有適當尖度，接觸半徑遠小于間距。測量時需用高阻抗電壓表測電壓，確保電壓探針間無電流，避免干擾電場分布。非半無限大樣品還需引入修正因子校正結(jié)果。

改進的四探針法測試薄膜器件的電阻率

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改進的四探針法測試薄膜器件的示意圖

對于薄膜材料，由于其尺寸有限，常采用改進的四探針法。該方法通過獨立設(shè)置電流引線和電壓引線，顯著減小接觸電阻和引線電阻的影響。

改進的四探針法通過四根導線固定器件于樣品托，減少導線與接頭對測量的影響：外側(cè)兩引線通電流，中間兩獨立引線測電位差。因電壓表輸入阻抗極高，電壓引線電流可忽略，能準確測得樣品真實電壓降，分離電流與電壓通路，徹底消除接觸電阻影響，顯著提升低維半導體器件的電阻率測量準確性。

兩探針法測試高阻器件的電阻率

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兩探針法測試薄膜器件的示意圖

兩探針法是高阻（>10MΩ）半導體器件電阻率測量的常用手段，核心是通過兩根探針與樣品形成歐姆接觸，向樣品注入μA 級恒定小電流，同時測量探針間電位差，依據(jù)歐姆定律計算電阻后推導電阻率。因高阻器件易受接觸電阻和漏電流干擾，測量需采用輸入阻抗≥1012Ω 的設(shè)備，且探針需經(jīng)低電阻處理，該方法只適用于高阻器件電學性能初步表征。

四探針測量技術(shù)是低維半導體材料電阻率檢測的關(guān)鍵手段，在材料研究與器件生產(chǎn)中不可或缺。常規(guī)四探針法、改進四探針法各有優(yōu)勢，需根據(jù)材料維度和電阻范圍選擇合適的測試方法。通過嚴格控制探針間距、接觸壓力、電流大小及環(huán)境因素等實驗條件，可實現(xiàn)高精度電阻率測量，為低維半導體材料研發(fā)與器件性能優(yōu)化提供支撐。

Xfilm埃利四探針方阻儀

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Xfilm埃利四探針方阻儀用于測量薄層電阻（方阻）或電阻率，可以對最大230mm 樣品進行快速、自動的掃描， 獲得樣品不同位置的方阻/電阻率分布信息。

超高測量范圍，測量1mΩ~100MΩ

高精密測量，動態(tài)重復性可達0.2%

全自動多點掃描，多種預設(shè)方案亦可自定義調(diào)節(jié)

快速材料表征，可自動執(zhí)行校正因子計算

本文使用基于四探針法的Xfilm埃利四探針方阻儀，憑借智能化與高精度的表面電阻測量優(yōu)勢，助力低維半導體器件電阻率的測試，推動電子器件領(lǐng)域的材料檢測技術(shù)升級。

#四探針#方阻測量#薄膜電阻#表面電阻測量

原文參考：《低維半導體器件電阻率的測試理論與實驗研究》

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