納米電測量的實(shí)例分析II

為了對這里所示的三種示例進(jìn)行I－V特性測試，我們建議使用各種不同的商用I－V特性測試工具。有些源－測量一體單元還可以更低的成本提供相同的測試功能，從而提供了一個緊湊的、單通道的DC參數(shù)測試儀[1]的功能度。

半導(dǎo)體納米線被視為一種實(shí)現(xiàn)納米電子元器件[2]（如晶體管或者邏輯門）間互聯(lián)的方法，目前的研究是針對硅、砷化鎵、氮化鎵及其他3－5族材料進(jìn)行的。研究者們需要了解，若要讓這些線實(shí)用化，其電阻率、總體的均勻性、可靠性和電流承載能力究竟如何。因為這些器件非常微小，測量必須在很弱的電流下進(jìn)行，這就要求設(shè)備能輸出和測量低至nA水平的電流信號。在這樣弱的電流上進(jìn)行電阻測量，就需要同時采用低壓測量儀器，并用一個4線方法[3]來剔除測量系統(tǒng)的引線電阻。輸出微小的電流也減少了線上的I2R以及對其造成損害的可能性。

針對納米互聯(lián)用的聚合物的研究工作也很可觀。因為這些一般是高阻性的材料，它們的電阻往往通過輸出電壓信號和測量相應(yīng)的電流來測量，這樣的電流可能處于fA范圍。要保證精度，就必須注意降低和消除測試系統(tǒng)中的任何過大的電流，例如由摩擦起電效應(yīng)[4]、電化學(xué)效應(yīng)[5]、電纜連接以及靜電電荷所造成的噪聲。

為了保護(hù)納米級樣品不受靜電放電的損傷，可以使用一個由板狀金屬或者網(wǎng)格制作的法拉第籠。在一個封閉的、空心的導(dǎo)體中的電場為零，故放入其中的物體將被屏蔽，免受任何大氣中的或者雜散的電場的影響。

現(xiàn)在的許多儀器還可以提供必備的電阻測量功能。對于小電阻測量而言，具有nV計的、可以提供電流信號并測量低電壓的源－測量一體單元是適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。對于高電阻測量，建議采用靜電計和fA以下的信號源－測量一體單元。最新的I－V特性測量工具常常能同時測量低和高電阻，當(dāng)努力通過添加更多的導(dǎo)電材料，如碳納米管，來提升高阻材料[6]的電導(dǎo)率時，這就顯得極為有利。

說到材料，許多納米科學(xué)的研究者正在創(chuàng)制專用紙張或者薄膜類材料，他們需要理解這些研究對象的表面和體電阻率與電導(dǎo)率特性。同樣的，弱電流和高電阻常常是待測的特性。這些測量需要采用針對扁平材料測量而設(shè)計的專用測試夾具。

測量電阻，然后考慮到幾何尺寸等因素，就可以將其轉(zhuǎn)換為表面或者體電阻率，就可以確定材料電阻率參數(shù)。測量絕緣材料的電阻的最佳方式，是向樣品施加一個已知的電勢，并用靜電計或者pA計來測量相應(yīng)的電流。

體電阻率用于衡量直接流過一個材料的漏電流。它定義為穿過一個一立方厘米絕緣材料的電阻，單位是歐姆·厘米。在測量體電阻率時，測試樣品被置于兩個電極之間，在兩個電極間施加一個電勢差。所產(chǎn)生的電流分布將穿透整個測試樣品的體積，并被一個pA計測量出來。

表面電阻定義為一個絕緣體的表面的電阻，以歐姆為單位（往往被稱為歐姆/方塊）。它的測量方法是，在測試樣品的表面上放置兩個電極，在電極間施加電勢差[7]，并測量相應(yīng)的電流。