納米材料/納米電子器件電學測試面臨的挑戰

1、納米級尺寸

性能不同于宏尺寸材料與器件

狀態變化快，對測試儀器響應速度有要求

2、測試信號微弱

多在樣品研發階段

單位面積產生的電壓/電流的微弱信號

電流信號nA甚至pA級，對設備的微弱信號檢測能力要求高

3、外部噪聲干擾

需要降低外部噪聲影響，屏蔽濾波，無干擾

降低熱電噪聲，材質、溫度

適當的連接方式：四線制，降低線損壓降；三同軸GUARD方式，降低線纜漏電流

納米材料電學性能的表征和分析

1、霍爾效應測試

當電流垂直于外磁場通過納米材料時，載流子發生偏轉，垂直于電流和磁場的方向會產生附加電場，從而在半導體兩端產生電勢差，這一現象稱為霍爾效應。霍爾效應測試常用的測試方法是范德堡法，并在測試時外加磁場。

2、電阻率測試

二維納米材料（如石墨烯）電阻率測試是重要的測試項目，測試方法主要為四探針法與范德堡法。

納米材料高溫原位表征技術

高溫原位表征系統基于高精度數字源表，控制MEMS芯片在原位樣品臺內對樣品構建精細熱場自動調控及反饋測量系統，并結合透射電子顯微鏡(TEM）研究材料在不同熱場條件下發生結構相變、形貌變化、物性變化以及電性變化等關鍵信息，是納米材料結構表征科學最新穎、最有發展空間的表征技術之一。

納米材料的典型應用及電性能測試方案

1、納米電極材料應用及測試表征

碳納米管具有優異的機械性能和電化學性能，電導率及循環伏安法是表征電極材料電性能的重要手段，循環伏安法測試過程中，使用較多的是三電極系統和兩電極體系。

2、雙極板(BPP)材料應用及測試表征

極板(Bipolar plate，以下簡稱BP）是燃料電池的一種核心零部件，作為核心部件，體電阻率測試是雙極板材料性能的重要表征技術之一。

3、納米發電材料應用及測試表征

由于納米發電自身的技術原因，在測試時具有電流信號微弱（低至μA甚至nA級）；內阻大，開路電壓很難測準；信號變化快，難以捕獲電壓或電流峰值等特點。推薦使用普賽斯S系列直流源表、P系列脈沖源表或CS系列插卡式多通道源表，搭配上位機軟件，可實現納米發電材料輸出電壓以及輸出電流隨時間變化的曲線：V-t、I-t等，適用于摩擦發電、水伏發電、溫差發電等納米發電研究領域。

4、納米壓敏陶瓷材料應用及電性能測試表征

壓敏電阻的電學特性主要包括壓敏電壓、漏電流、封裝耐壓、響應度等方面。由于器件本身耐壓高，測試需要高壓，同時需要nA級小電流測量能力，推薦使用普賽斯P系列脈沖源表或E系列高電壓源測單元，P系列脈沖源表具備300V高壓，小電流低至1pA；E系列高壓源測單元最大電壓高達3500V、最小電流低至1nA。

5、有機場效應晶體管應用及測試表征

有機場效應晶體管（OFET）是一種利用有機半導體組成的場效應晶體管。主要性能指標有遷移率、開關電流比、閾值電壓三個參數，通常用輸出特性曲線和轉移特性曲線來表征。推薦使用普賽斯SPA6100半導體參數分析儀來進行I-V測試以及C-V測試。