【真空變溫薄膜電阻測試儀】
功能作用介紹：
隨著現(xiàn)代高新技術的發(fā)展，超大規(guī)模的集成電路(Integrated Circuit)已經達到納米量級的尺寸。如此小的尺寸離不開薄膜材料的制備及特性研究，薄膜的電阻是薄膜材料的一個重要參數(shù)。薄膜電阻的阻值影響電子器件的性質，例如，在發(fā)光二極管的制造中，二極管PN結上作為電極的金屬阻值影響發(fā)光二極管的發(fā)光效率。因此，薄膜電阻的測量在薄膜物理和半導體工業(yè)中有重要的應用，常用的薄膜電阻測試方法是四探針法。
在大學物理實驗中的四探針測試薄膜電阻實驗項目不多，沒有研究電阻率隨溫度變化規(guī)律的內容，本著教學與科研相結合的思路，我們開發(fā)了這套儀器。
本套儀器采用功率30W的加熱器，XMT612型智能溫控儀，溫度在室溫至200攝氏度可調。恒流源0.2~2mA，24V可調，電壓表是4位半數(shù)字電壓表，可測量金屬和半導體薄膜的電阻率。旋轉式機械泵，極限真空10Pa，本儀器真空腔氣壓在0.01~0.1MPa可調。四探針均為不銹鋼材質，彈性可調。本儀器配套不同厚度Au薄膜，ZnO薄膜，VOx薄膜和Bi2Te3薄膜樣品。
利用本套儀器，設計三個實驗內容：
實驗內容一：研究厚度對Au薄膜電阻率的影響，研究溫度對Au薄膜和ZnO薄膜電阻率的影響。
實驗內容二：研究VOx薄膜的熱滯現(xiàn)象;
實驗內容三：研究Bi2Te3熱電材料的塞貝克效應。
另外，用戶也可根據(jù)實際情況，開設其中一個或多個實驗，也可以測試其他材料的電阻和溫度特性。
關于真空的獲得和利用，一直是近代物理實驗的內容，而且二級真空系統(tǒng)復雜，學生很難在短時間內理解關于真空方面的知識，同時掌握機械泵和分子泵的操作。本套儀器采用耐壓的玻璃罩和旋轉機械泵，獲得粗真空，操作簡單易學，學生可直接觀察真空腔內的情況，也有利于學生對真空中氣體分子平均自由程和分子碰撞頻率及壓強關系等知識點的理解。
智能溫控系統(tǒng)在科研和實踐中已廣泛應用，有必要將此部分知識轉移到大學物理實驗中。本套儀器讓學生自己校準溫度，通過調節(jié)PID的數(shù)值，觀察PID參數(shù)對升溫速率的影響，理解簡單伺服系統(tǒng)的工作原理。
本套儀器可在0.01~0.1MPa氣壓范圍內，采用直線四探針法測試金屬和半導體薄膜的電阻率，在室溫至200攝氏度的變化規(guī)律，研究不同材料變溫特性。在學習新知識，加深對舊知識理解，訓練新的技能和方法等方面均有較好效果，適合在大學物理的專題實驗和研究性實驗中應用，用戶也可以根據(jù)實際情況，以此為平臺，開發(fā)新的實驗內容。
作品名稱：真空變溫薄膜電阻測試儀
完成單位：北京交通大學
