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基于虚拟仪器的自动化薄膜电阻率测量系统研究

王一楠  
【摘要】: 电阻率是电子材料的重要性能参数,薄膜电阻率的测量备受关注。采用传统四探针电阻率测量方法测量薄膜电阻率,需要加入较多的修正才能得到精确结果,而且手动四探针测量设备很容易划伤薄膜样品。因此,研究薄膜电阻率自动测量系统的测量原理、软硬件集成方法等具有重要意义和应用价值。 在综述比较各种电阻率测量方法的基础上,本研究采用双电测组合法测量薄膜电阻率。首先系统研究双电测组合法薄膜电阻率测量原理,根据自动化测量要求改进电阻率计算方法,极大的简化了相关修正,提高了测量结果的可靠性和精度。其次基于双电测组合法测量原理,使用虚拟仪器技术实现了基于PXI设备的自动测量系统;设计继电器组,结合数据采集卡,实现了电路连接的自动切换,满足了双电测组合法的测量需求;通过步进电机实现了探针位置的精确定位,解决了在测量过程中样品被探针划伤的问题。通过LabVIEW编程实现测量流程的精确控制,消除了电路切换对测量结果产生的影响;设计数据处理模块和误差分析模块,实现数据处理自动化并有效屏蔽仪器误差对测量结果产生的影响。 将本自动测量系统应用于纳米磁性薄膜等典型样品的测量,结果表明系统可以有效的测量电阻率在1μΩ?cm ~1Ω?cm范围内的薄膜样品,测量结果可靠。边界条件,电流大小等环境参数对测量结果影响的规律与理论分析一致;采用双电测组合法不需要边界修正的特性也得到了验证。因此,系统适合应用于薄膜电阻率的测量,达到了设计要求。


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