半导体与纳米电子器件表征

在晶体管的关态电流测量、高阻材料电阻率测量、纳米器件的电学特性、扫描探针显微镜等实验中，当器件尺寸缩小到纳米级别或材料非常薄时，漏电流和待测电流本身就极其微小。在这个级别，实验者需要与各种噪声和干扰作斗争，包括热噪声、振动噪声，甚至空气中分子电离产生的电荷。

如此微小电流的实验需要电流小于100飞安（fA，即 10^ 安培），要进行100fA以下的电流测量，常规的万用表是没有用的。必须使用专门的设备和技术。

1、静电计/源测量单元：这是核心设备。高精度的静电计或SMU可以测量低至0.1fA甚至更低的电流。它们采用特殊的“虚地"技术和超高反馈电阻（例如 > 10^ Ω）。

2、三同轴电缆：使用双层屏蔽的三同轴电缆连接被测器件和静电计。外层屏蔽接地，内层屏蔽被驱动至与中心导体相同的电位（保护技术），以最1大限度地减少电缆的泄漏电流和寄生电容。

3、屏蔽与接地：整个测试系统（包括探针台）必须置于一个良好的法拉第笼（金属屏蔽箱）中，以屏蔽外部电磁干扰。

4、环境控制：控制湿度非常重要，因为潮湿空气会在绝缘表面形成导电通路，引入巨大的泄漏电流。通常在干燥的氮气环境或真空中进行测量。

5、振动隔离：机械振动会导致电缆和连接器的微小位移，产生摩擦电噪声，这在高阻抗测量中是显著的噪声源。

为解决电流殿宇100fA的问题，可以采用真空探针台KT-Z1604T，该探针台的承载台为60x60不锈钢台面，台面最1高可升温到最1高350℃。真空腔体设计有进气口和抽真空接口。探针臂为X/Y/Z三轴移动，三个方向均可在真空环境下精密移位调节，其中X方向调节范围：0－30mm；y方向调节范围：0－20mm；z方向调节范围：0－20mm；用户可根据需要自行调节。使用时将需检测的器件固定在加热台上，再微调探针支架X/Y/Z 方向行程，通过显微镜观察，使探针对准检测点后，即可进行检测。