Scietex Van der Pauw TFRS — установка для измерения удельного сопротивления

Разработанная установка сочетает высокую точность, универсальность применения и современный интерфейс, что делает её эффективным инструментом для исследователей и инженеров, работающих с тонкопленочными и наноструктурированными материалами.

Метод Ван дер Пау

Метод Ван дер Пау основан на измерении сопротивления в четырехточечной конфигурации с расположением контактов по периметру образца. Он позволяет определять удельное сопротивление независимо от формы и размеров образца при условии его однородности и непрерывности.

Ключевые преимущества метода:

• отсутствие жёстких требований к геометрии образца (в отличие от методов, основанных на полосовых или прямоугольных структурах);
• высокая точность и воспроизводимость результатов измерений;

Рис. 1.  Блок-схема установки измерения удельного сопротивления методом Ван-дер-Пау.

Преимущества перед альтернативными решениями:

• Готовность к работе «из коробки» — отсутствует необходимость в дополнительной настройке и установке стороннего ПО.
• Автоматизация измерительного процесса — экономия времени и минимизация влияния человеческого фактора.
• Расширенный диапазон измерений за счет работы на переменном токе и применению синхронного детектирования по сравнению с аналогами.
• Высокая точность и стабильность, достигаемая за счёт оптимизированных  схемотехнических решений и алгоритмов обработки.

Мы убеждены, что представленный прибор станет востребованным решением как для фундаментальных исследований в области наноэлектроники, так и для прикладных задач при разработке новых функциональных покрытий и материалов.

Особенности установки:

• Работа на переменном токе: при измерениях на переменном токе устраняется вклад в выходной сигнал термоэдс, возникающих на контактах;  использование синхронного детектирования обеспечивает чувствительность по напряжению на уровне единиц нановольт. Поддерживаемая частота сигнала от 1 Гц до 100 кГц.
• Измерение амплитуды и фазы переменного сигнала: детектирование активной и реактивной компонент сопротивления образца.
• Интуитивный интерфейс: управление с помощью современного сенсорного экрана исключает необходимость долгого обучения операторов.
• Универсальность: поддержка широкого диапазона измеряемых сопротивлений — от проводящих металлических пленок до материалов с высоким сопротивлением.
• Динамические эксперименты: Температурные зависимости, in-situ эксперименты в газовой атмосфере и в жидкости.
• Надёжность и стабильность: система устойчива к внешним помехам и обеспечивает воспроизводимые результаты даже при длительных сериях измерений.
• Интеграция: компактная конструкция и развитые функции экспорта данных позволяют легко включать прибор в существующую лабораторную инфраструктуру. Поддержка подключения внешнего генератора импульсов для интеграции в существующие экспериментальные и технологические процессы.
• Измерительная головка: плавный подъем и опускание зондов на образец, сменные зонды.
  • Уникальные пружинные зонды для работы с деликатными образцами.
  • Жесткие зонды для надежного контактирования к материалам под окисными пленками, защитными покрытиями.

Пример : измерение температурной зависимости удельного  сопротивления титановой фольги методом Ван дер Пау

Геометрические размеры образца: 7х7 мм, толщина 100 мкм. На рисунках 1 и 2 представлены измеренные величины тока между контактами 1-2 и напряжения между контактами 3-4 образца, которые демонстрируют высокую чувствительность измерительной схемы. Из данных тока и напряжения было рассчитано удельное сопротивление образца (Рис. 3).

Рис. 2. Измеренные температурные зависимости напряжения U₃₄ (а) и тока I₁₂ (б) через образец  титановой фольги толщиной 100 мкм. Планарные размеры 7х7 мм2. Частота10Гц.

Рис. 3.  Температурная зависимость удельного сопротивления титановой фольги, рассчитанная из измеренных величин напряжения U₃₄ и тока I₁₂.