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四探针法测量电阻率和薄层电阻 一、引言 电阻率是半导体材料的重要参数之一。电阻率的测量方法很多，如三探针法、霍 尔效应法、扩展电阻法等。四探针法则是一种广泛采用的标准方法，其主要优点在于 设备简单、操作方便、精确度高、对样品的几何尺寸无严格要求。不仅能测量大块半 导体材料的电阻率，也能测量异形层、扩散层、离子注入层、外延层及薄膜半导体材 料的电阻率，因此在科学研究及实际生产中得到广泛利用。 二、实验目的 1．掌握四探针法测量半导体材料电阻率和薄层电阻的原理及方法； 2. 了解四探针测试仪的结构、原理和使用方法。 三、实验原理 1. 体电阻率测量 假定一块电阻率 均匀的半导体材料，其几何尺寸与测量探针的间距相比较可以  看作半无穷大，探针引入的点电流源的电流强度为 。那么，对于半无穷大样品上的 I 这个点电流源而言，样品中的等电位面是一个球面，如图1 所示。 图1 半无穷大样品点电流源的半球等位面 r j 对于离开点电流源半径为 的半球面上的 点，其电流密度 为 P I j 2 （1） 2r 2r2 r 式中， 为点电流源的强度， 是半径为 的半球等位面的面积。 I 由于 点的电流密度与该点处的电场强度 存在以下关系： P E E (r ) j （2）  则： I  dV (r ) E (r ) j  2  （3） 2r dr 设无限远处电位为零，即V( r) 0 ，则 点的电位可以表示为 P r r I  V( r) E( r) dr 2r （4） 上式就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离为 的点的电位与探针流过的电流和 r 样品电阻率的关系式，它代表了一个点电流源对距离 处的点的电势的贡献。 r 图2 任意位置的四探针 对图2 所示的情形，四根探针位于样品中央，电流从探针1 流入，从探针4 流出，