咱的納米有幾 安(A)、伏(V)?(下)
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在對納米器件進(jìn)行電流-電壓(I-V)脈沖特征分析時(shí)通常需要測量非常小的電壓或電流，因為其中需要分別加載很小的電流或電壓去控制功耗或者減少焦耳熱效應。這里，低電平測量技術(shù)不僅對于器件的I-V特征分析而且對于高電導率材料的電阻測量都非常重要。利于研究人員和電子行業(yè)測試工程師而言，這一功耗限制對當前的器件與材料以及今后器件的特征分析提出了巨大的挑戰。
與微米級元件與材料的I-V曲線(xiàn)生成不同的是，對納米材料與器件的測量需要特殊的方法和技巧。I-V直流特征分析通常采用兩點(diǎn)式電氣測量技術(shù)來(lái)實(shí)現。這種方法的問(wèn)題是如果提供電流源并測量電壓，那么所測得的電壓不僅包括器件上的壓降，而且包括測試引線(xiàn)和接觸點(diǎn)上的壓降。如果目標是測量某個(gè)器件的電阻，采用普通歐姆表測量大于幾個(gè)歐姆的電阻，那么這種測量方法增加的電阻通常不成問(wèn)題。但是，當測量導電納米材料或元件的低電阻時(shí)，如果采用兩點(diǎn)測量方法，即使使用脈沖測試，也難以獲得準確的結果。
如果脈沖I-V特征分析或電阻測量涉及低電壓或低電阻，例如分子導線(xiàn)和半導體納米線(xiàn)，那么采用基于探針臺的四線(xiàn)開(kāi)爾文測量方法將會(huì )得到更準確的結果。開(kāi)爾文測量法中采用了另外一套探針進(jìn)行探測。由于探測輸入端上具有很高的阻抗，因此流過(guò)這些探針的電流可以忽略不計，從而測出的只有DUT兩端上的電壓降。這樣一來(lái)，電阻測量結果和生成的I-V曲線(xiàn)就更加精確。實(shí)現這一測量方法所需的源和測量功能的通常稱(chēng)為源-測量單元(SMU)，它能夠提供電源并測量直流電壓和電流。
脈沖測試可以借助直流測量中用到的一些簡(jiǎn)單低電平測量技術(shù)。要想在低電平下實(shí)現更有效的脈沖測量，脈沖測試技術(shù)應該與行頻同步技術(shù)結合使用。通過(guò)同步脈沖測量與行頻，可以消除所有50/60Hz的行頻噪聲。
對于需要較高電壓靈敏度的應用，即使是很小的誤差也不容忽視。避免這些誤差的一種常用方法是采用德?tīng)査椒?。德?tīng)査侵?ldquo;之前”和“當前”讀數之間的差值，可用于校正直流偏移量。但是，直流偏移量常常會(huì )發(fā)生漂移。我們可以采用一種類(lèi)似的稱(chēng)為三點(diǎn)德?tīng)査姆椒ń鉀Q這一問(wèn)題。其中，在脈沖之后再進(jìn)行第三次測量可以校正這種漂移。
還在發(fā)愁這些技巧沒(méi)有用武之地嗎?那就繼續關(guān)注我們納米話(huà)題的最后一講吧，你將了解到真正能夠測試納米器件的工具哦!
納米器件的測試工具
對于納米電子和半導體材料與薄膜，采用靈敏的電氣測量工具是十分必要的。它們提供的數據能夠幫助我們完全掌握新材料的電氣特性和新器件與元件的電氣性能。納米測量?jì)x器的靈敏度必須要高得多，因為需要測量的電流和電壓更低，而且很多納米材料還明顯表現出改善的特性，例如超導性。待測電流的幅值可能處于飛安量級，電壓處于納伏量級，電阻低至微歐量級。因此，測量技術(shù)和儀器必須盡可能地減少噪聲和其他誤差源，以免干擾信號。
具有0.1fA(即100埃安)和1μV分辨率的吉時(shí)利4200-SCS半導體特征分析系統就是這樣一種解決方案。其專(zhuān)門(mén)提供的脈沖I-V工具套件為脈沖I-V測量提供了雙通道脈沖發(fā)生與測量功能。如果結合內部安裝的高速脈沖發(fā)生器和示波器，4200及其PIV工具套件能夠同時(shí)實(shí)現直流和脈沖I-V測試。
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