Каков наилучший способ найти удельную / электрическую проводимость, которая зависит от толщины очень тонкой пленки?
Одним из способов сделать это является измерение по двум или четырем точкам — четыре точки будут более точными, если у вас значительное контактное сопротивление. В противном случае будет достаточно более простой двухточечной установки.
Одной из основных настроек является пропускание известного тока между двумя щупами, расположенными снаружи двух других щупов, на которых вы пытаетесь измерить разность напряжений. Используя известный ток и измеренное напряжение (и известную геометрию), вы можете определить поверхностное сопротивление в Омах (на квадрат). Затем вы можете умножить это на толщину пленки, чтобы получить удельное сопротивление.
Дополнительная информация по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Four-terminal_sensing .
Ваша проблема в том, что проводимость зависит от структуры пленки. На заре времен (середина 1980-х!) я провел счастливые три года, изучая реакции серебряных пленок, и одним из используемых методов было измерение сопротивления пленки. По мере реакции серебра толщина пленки уменьшалась, а сопротивление увеличивалось.
Однако, как только толщина пленки становится ниже примерно 400 пленка больше не является сплошным металлом. По мере уменьшения толщины появляются пустоты, затем сетчатая структура и, наконец, изолированные островки металла. Вы также обнаружите, что отжиг пленок может снизить сопротивление в два раза. Я обнаружил, что если очень тщательно контролировать подготовку пленки, можно получить воспроизводимое сопротивление, но это требует некоторой работы. Например, чистота подложки была очень важна, и мне пришлось травить стеклянные подложки плазмой перед выращиванием пленок. При тщательной подготовке вы можете построить кривую удельного сопротивления в зависимости от толщины для ваших пленок (но обратите внимание, что эта кривая, вероятно, будет отличаться от исследователей, использующих другие методы подготовки).
На самом деле измерить сопротивление очень просто. Я просто использовал забитую дорожку в фильме, затем измерил сопротивление как функцию длины дорожки, и через одну линейную регрессию я получил сопротивление. Вам не нужны никакие специальные методы, чтобы получить более точные измерения, чем естественная изменчивость в пленках.
Если пленка достаточно толстая, чтобы быть более или менее гладкой и непрерывной, то
Насколько толстый? Он отличается от металла к металлу. В ответе Джона Ренни говорится, что 40 нм - это примерно порог, по которому серебро может быть непрерывным. Я знаю, что золото очень восприимчиво к обезвоживанию, когда вы наносите слишком тонкую пленку. От подложки тоже зависит. Но я думаю, что большинство, если не все металлы были бы «более или менее гладкими и непрерывными», если бы их толщина составляла 250 нм.
Поверхностное рассеяние или поверхностный беспорядок также могут привести к тому, что приведенное выше уравнение будет неточным. Но для металлов я сомневаюсь, что это было бы заметно, если бы не пленки тоньше, чем 10 нм.
Стив Бирнс
Сайед Самиул Элахи