TH2839精密阻抗分析儀測(cè)量半導(dǎo)體材料介電常數(shù)的方法

TH2839精密阻抗分析儀基于自動(dòng)平衡電橋原理，精度達(dá)0.05%，頻率范圍20Hz至10MHz，搭配專(zhuān)用夾具與上位機(jī)軟件，可精準(zhǔn)測(cè)量半導(dǎo)體材料介電常數(shù)（ε?）及介質(zhì)損耗角正切（tanδ）。其核心是通過(guò)測(cè)量樣品等效電容及損耗參數(shù)，結(jié)合幾何尺寸推導(dǎo)介電常數(shù)，具體流程如下。

一、測(cè)量前準(zhǔn)備

設(shè)備需搭配TH26077電介質(zhì)測(cè)試夾具、四端對(duì)測(cè)試線、同惠上位機(jī)軟件及TH26010校準(zhǔn)短路片，需偏置測(cè)試可外接TH1778系列偏置電流源。樣品優(yōu)先制成10mm×10mm平板狀，雙面拋光且平面度誤差≤1μm，用高精度測(cè)厚儀取3點(diǎn)平均值作為厚度d，誤差控制在±0.01mm內(nèi)，經(jīng)氬離子清洗去氧化層后，真空靜置至室溫。測(cè)量需在23℃±2℃、相對(duì)濕度≤60%環(huán)境下進(jìn)行，減少參數(shù)漂移。

二、儀器校準(zhǔn)流程

校準(zhǔn)旨在消除夾具寄生電容與引線阻抗干擾。開(kāi)機(jī)自檢正常后，連接TH26077夾具并確保接觸良好。先執(zhí)行開(kāi)路校準(zhǔn)，記錄夾具空載寄生參數(shù)；再用TH26010短路片連接電極，完成短路校準(zhǔn)，儀器自動(dòng)補(bǔ)償誤差，校準(zhǔn)后保存數(shù)據(jù)備用。

三、測(cè)量參數(shù)設(shè)置與操作

通過(guò)觸摸屏設(shè)定參數(shù)：主參數(shù)選并聯(lián)電容（Cp），副參數(shù)選損耗因子（D，即tanδ）；測(cè)試頻率建議100kHz-1MHz，避開(kāi)干擾頻段；AC信號(hào)電平設(shè)50mVrms-1Vrms，防止高電壓激發(fā)載流子影響結(jié)果；無(wú)偏置需求設(shè)電壓、電流為0，需模擬工況可調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)偏置值。

將預(yù)處理樣品平穩(wěn)放入夾具電極間，確保貼合無(wú)氣泡，輕壓固定且屏蔽層接地。按下“開(kāi)始”鍵，可選單次測(cè)量或頻率掃描模式，儀器實(shí)時(shí)采集Cp與D數(shù)據(jù)。

四、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)可通過(guò)儀器存儲(chǔ)或USB、LAN接口導(dǎo)出至PC。建議對(duì)同一樣品重復(fù)測(cè)量3次取平均值，降低隨機(jī)誤差。基于平行板電容器原理，介電常數(shù)計(jì)算公式為：ε? = (Cp × d) / (ε? × A)，其中ε?為真空介電常數(shù)（8.854×10?12 F/m），A為夾具電極固定有效面積。tanδ直接讀取D值，復(fù)介電常數(shù)虛部ε''=ε'×tanδ，上位機(jī)軟件可自動(dòng)計(jì)算并通過(guò)等效電路模型擬合優(yōu)化精度。

五、注意事項(xiàng)

半導(dǎo)體介電常數(shù)具頻率依賴(lài)性，需記錄測(cè)量頻率，必要時(shí)進(jìn)行多頻率掃描。定期用無(wú)水乙醇清潔夾具電極，測(cè)量前后擦拭，校準(zhǔn)后避免觸碰測(cè)試端。測(cè)量結(jié)果需與文獻(xiàn)值對(duì)比，偏差過(guò)大時(shí)檢查樣品制備、校準(zhǔn)流程及參數(shù)設(shè)置。每月用短路片驗(yàn)證校準(zhǔn)精度，長(zhǎng)期閑置后開(kāi)機(jī)預(yù)熱30分鐘，保障儀器穩(wěn)定性。

綜上，TH2839通過(guò)“校準(zhǔn)-測(cè)量-擬合”標(biāo)準(zhǔn)化流程，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料介電常數(shù)高精度測(cè)量，適用于研發(fā)及性能評(píng)估場(chǎng)景。