Sähkönjohtavuuden mittaus pyörrevirtamenetelmällä

Leviämisvastusmittaus (SRP, spreading resistance profiling) resistiivisyyden ja varauksenkuljettajien pitoisuuden syvyysjakauman määrittämiseen piipohjaisissa puolijohderakenteissa. Menetelmällä voidaan paikantaa tarkasti pn-liitokset ja varmistaa eri rakennekerrosten seostusprofiilit. Näyte hiotaan loivaan viistekulmaan (0,5–5°) syvyysskaalan suurentamiseksi, ja kahta volframikarbidianturia liikutetaan askeleittain hiottua pintaa pitkin kontrolloidulla paineella. Mitattu leviämisvastus muunnetaan varauksenkuljettajien pitoisuudeksi kalibrointikäyrien avulla, ja tulokset raportoidaan kuvaajina, joissa sähköinen resistanssi (Ω), resistiivisyys (Ω∙cm) ja varauksenkuljettajien pitoisuus (cm⁻³) esitetään syvyyden (nm tai µm) funktiona. Sivulla näkyvä esimerkkihinta sisältää viistekulman hiomisen ja SRP-mittauksen yhdestä kuvioimattomasta puolijohdenäytteestä. Myös kuvioituja näytteitä voidaan analysoida, ja lisävalmistelu (esim. pintakerroksen irrotus) on saatavilla pyydettäessä. Mittaus voidaan yhdistää muihin palveluihin, kuten kidesuunnan määritykseen XRD:llä ja kemialliseen koostumusanalyysiin SIMS-menetelmällä. Pyydä tarjous täyttämällä alta löytyvä lomake.

Puolijohdenäytteiden sähköinen in situ -karakterisointi EBIC-menetelmällä (engl. electron beam induced current) mahdollistaa sähköisesti aktiivisten vikojen suoran kuvantamisen. Analyysissa näytteeseen kohdistetaan elektronisuihku, joka synnyttää materiaaliin elektroni-aukkoparin. Syntyvä vähemmistövarauksenkuljettajavirta kartoitetaan pikseli pikseliltä ja yhdistetään samanaikaisesti hankittuihin SEM-kuviin. Näin sähköisesti aktiiviset viat, liitokset ja raerajat voidaan paikantaa alle mikrometrin tarkkuudella. Elektronisuihkun kiihdytysjännite on säädettävissä (tyypiliisin väli 0,2–20 kV), ja lämpötila voidaan valita −40 °C – 200 °C väliltä. Ennen analyysiä näytteeseen kasvatetaan ohminen tai Schottky-kontakti (esim. ohut Au-, Al- tai Ti/Au-kerros) varauksenkuljettajien keräämiseksi. Poikkileikkausnäytteen valmistaminen onnistuu tarvittaessa FIB-menetelmällä. Sivulla näkyvä hintaesimerkki koskee 28 nm:n prosessiteknologialla valmistetun paljaan piisirun EBIC-kartoitusta. Pyydä tarjous omille näytteillenne täyttämällä alta löytyvä lomake.

Ohutkalvojen ja muiden puolijohdemateriaalien paikallisen sähkönjohtavuuden ja pinnan topografian samanaikainen kartoitus johtavalla atomivoimamikroskoopilla (C-AFM). Mittauksessa näyte skannataan sähköä johtavalla materiaalilla päällystetyllä mittauskärjellä, ja tuloksena saadaan kartta, jossa näkyvät niin pinnan korkeuserot kuin sähkönjohtavuus eri puolilla näytekappaletta.

IEC 60243-1 -standardin mukainen muovin läpilyöntilujuuden määritys, jonka aikana näytelevy altistetaan asteittan kasvavalle jännitteelle kahden elektrodin välillä. Jännitettä, jossa muovi ei enää toimi eristeenä, kutsutaan läpilyöntijännitteeksi. Läpilyöntilujuus lasketaan jakamalla läpilyöntijännite näytteen paksuudella, ja se ilmaistaan kilovoltteina millimetriä kohti (kV/mm). Näytteet esikäsitellään säilyttämällä niitä 23 °C:ssa ja 50 %:n suhteellisessa ilmankosteudessa 24 tuntia ennen testausta. Analyysi kattaa lähtökohtaisesti viisi mittausta 23 °C:ssa, ja läpilyöntilujuus määritetään testitulosten mediaanista. Jos jokin yksittäinen testitulos poikkeaa yli 15 % mediaanista, tehdään viisi lisämittausta, ja läpilyöntilujuus määritetään 10 tuloksen mediaanista. Mahdolliset lisämittaukset eivät vaikuta analyysin hintaan. Suurin mitattavissa oleva läpilyöntilujuus on 50 kV/mm. Tarjoamme myös analyysejä, jotka suoritetaan kryogeenisissä ja korotetuissa lämpötiloissa (250 °C asti). Pyydä tarjous asiantuntijoiltamme alta löytyvällä lomakkeella.

Suprajohdemateriaalien resistanssi katoaa, kun ne jäähdytetään kriittisen lämpötilansa alapuolelle. Tämä mahdollistaa magneetin tasaisen leijumisen materiaalin yläpuolella. Tarjoamme useita mittauksia materiaalien suprajohtavuuden varmentamiseen äärimmäisissä lämpötila-, magneettikenttä- ja paineolosuhteissa. Seuraavat ovat esimerkkejä analyysivaihtoehdoista: Kriittinen virrantiheys, Kriittinen lämpötila (Tc), Lämpölaajeneminen, Lämmönjohtavuus ja ominaislämpökapasiteetti, Vetokokeet, väsymistestaus ja murtolujuus kryogeenisissä lämpötiloissa. Kysy lisätietoja ja pyydä tarjous asiantuntijoiltamme täyttämällä alta löytyvä lomake.

Hall-ilmiön mittaus mahdollistaa keskeisten puolijohdeparametrien, kuten varauksenkuljettajien liikkuvuuden, varauksenkuljettajatiheyden ja Hall-kertoimen määrittämisen. Mittauksessa näytteen läpi johdetaan virta yhdessä kohtisuoran magneettikentän kanssa, ja syntyvä Hall-jännite mitataan. Kun myös näytteen paksuus ja resistiivisyys ovat tiedossa (jälkimmäinen määritetään tyypillisesti van der Pauw -menetelmällä), voidaan laskea varauksenkuljettajatiheys ja varauksenkuljettajien liikkuvuus. Mittaukset suoritetaan tyypillisesti huoneenlämmössä tai sitä korkeammissa lämpötiloissa 200 °C:een asti. Laajempi lämpötilaväli (-150 °C–600 °C) on saatavilla pyynnöstä. Tyypilliset mittausalueet: Varauksenkuljettajatiheys: ~107–1021cm-3, Resistiivisyys: ~10-4–107Ωcm, Liikkuvuus: ~0.1–107 cm2/Vs.

Sähkökemiallinen kapasitanssi–jännite-mittaus (engl. electrochemical capacitance-voltage, ECV) mahdollistaa seostusprofiilien määrityksen puolijohteiden heterorakenteista. Kun nestemäinen elektrolyytti saatetaan kosketuksiin puolijohdenäytteen kanssa, rajapintaan muodostuu Schottky-vallia vastaava liitos. Liitos synnyttää tyhjennysalueen, jossa ei ole vapaita aukkoja eikä elektroneja, mutta jossa on ionisoituneita varauksia sekä sähköisesti aktiivisia vikoja tai varausloukkuja. Tyhjennysalue toimii eristeenä, jonka kapasitanssi riippuu jännitteestä, joten varauksenkuljettajien konsentraatio voidaan laskea kapasitanssi–jännite-mittauksista. Syvyysprofiili saadaan syövyttämällä puolijohdetta sähkökemiallisesti. Tyypillinen mittaus kattaa 2 µm:n syvyysprofiilin. Pyynnöstä voidaan analysoida myös muita syvyyksiä välillä 0,05–50 µm.

Nelipistemittausta käytetään johtavien ja puolijohtavien materiaalien, kuten ohutkalvojen, resistiivisyyden ja johtavuuden mittaamiseen. Koska menetelmässä käytetään erillisiä virta- ja jännitemittauspäitä, mittauspäiden oman resistanssin vaikutus on vähäisempi kuin perinteisessä kaksipistemittauksessa. Tyypillisessä nelipistemittauksessa mittauspäät on sijoitettu tasavälein toisistaan. Johtamalla tunnettu virta kahden ulomman mittausanturin läpi ja mittaamalla jännitteet sisemmillä antureilla voidaan näytteen pintaresistanssi määrittää Ohmin lain avulla. Epäsäännöllisen muotoisille näytteille käytetään yleisesti van der Pauw -menetelmää, jossa mittauspäät sijoitetaan näytteen reunan ympärille. Mittauslämpötila voidaan valita huoneenlämmöstä 200 °C:een.

Röntgenheijastuvuuden mittaus eli XRR-analyysi, jolla voidaan määrittää ohutkalvon tiheys (g/cm3), paksuus (nm) ja karheus (nm). Menetelmä soveltuu yksittäisten tai monikerroksisten ohutkalvojen karakterisointiin, sillä se tarjoaa tietoa näytteen yksittäisten kerrosten paksuudesta ja tiheydestä sekä rajapintojen karheudesta. Suurin mittaustarkkuus paksuuden määrityksessä saavutetaan näytteille, joissa kalvon tai kalvopinon paksuus on enintään 200 nm ja pinnan karheus on alhainen (<5 nm). Paksumpia kalvoja ja pinnoitteita sekä karkeampia pintoja voidaan myös karakterisoida, mutta analyysin tarkkuus heikkenee paksuuden ja karheuden kasvaessa. >150 mm kiekot leikataan yleensä paloiksi XRR mittausta varten. Kerrothan tarjouspyynnön yhteydessä, jos näytteesi on kasvatettu yli 150 mm kiekoille, joita et halua leikattavan. Saatavilla oleva lämpötila-alue XRR-mittauksille on 25–1100 °C, ja kiteisyyttä voidaan tutkia lämpötilan funktiona. Mittaukset voidaan suorittaa normaalissa ilmassa, inertin kaasun alla tai tyhjiössä. Käytettävissä ovat seuraavat laitteet: Rigaku SmartLab, Panalytical X'Pert Pro MRD, Bruker D8 Discover. Kerrothan tarjouspyynnön yhteydessä, jos mittaus tulee suorittaa tietyllä laitteella.

Analyysin aikana näytteen pinta kuvannetaan Bruker Dimension Icon -atomivoimamikroskoopilla (AFM). Tyypillisesti näytteestä otetaan topologisia kuvia useasta eri kohdasta. Mittausalue on 5 x 5 mikrometriä, ellei toisin sovita.