如果探针有良好的机械刚性,在接触样品时不弯曲也不左右移动,即针尖不动,针距不变,这样探针系数就是一个固定常数。实际上由于探针加工问题,探针的机械位置会发生变化,即探针在未接触样品前的针距与接触样品后的针距,由于针尖的无规则运动即游移而发生变化,因而引起探针系数发生变化,影响了测量结果的正确性和重复性。
探针游移度定义为:
(1-1) 式中 ----探针与样品接触后的针距重复多次测量的平均值; ----平均值s与每次测量值的差的绝对值的平均值。
测试步骤如下:
1、准备好一块具有平整抛光面的硅样品,使探针头以正常压力在其表面上压触,探针头抬起之后,在压过的地方就留下一组压痕。使样品在垂直于探针排列直线的方向上移动一个很小的距离,再同样的压出第二组压痕。
2、把压过的样品放在测距显微镜中测量。在测距显微镜中,可以看到每组压痕如图1-16,使两根外探针压痕的相同位置在Y轴方向上读数之差不大于0.15mm,测量A到H的X轴位置,对十组压痕都作同样的测量。
3、计算10组压痕中每组的三个探针间距 S1j、S2j、S3j,j=1,2,……,10;
S1j=[(Cj+Dj)/2]-[(Aj+Bj)/2] S2j=[(Ej+Fj)/2]-[(Cj+Dj)/2] S3j=[(Gj+Hj)/2]-[(Ej+Fj)/2]
4、计算三个探针间距的平均值Sj 和标准偏差 Si,i=1,2,3;

5、计算平均探针间距

然后直接用式(1-1)计算探针系数。 上述计算完成之后,就可以进行对探针系统的评估。一个合格的探针系统必须满足下列条件。
A、对10次测量的三组探针间距来说,每个探针间距的10次测量的标准偏差与平均值之比都不得大于0.30%,即Si / <0.30%,i=1,2,3;
B、S1,S2,S3与 相差都不得大于2%;
C、压痕不得有接触不良、滑移,一个接触面上有多个小接触面等现象。此外,还有一些要求也要满足。例如,从压痕可以计算出探针与样品的接触半径,次接触半径不得大于100μm;各探针之间及各探针与外壳之间的绝缘电阻不得低于1000 MΩ等。
如果各种探测仪主机均配置了“小游移四探针头”,探针游移率在0.1~0.2%,则大大的保证了仪器测量电阻率的重复性和准确度,免去了用户在此方面的后顾之忧。 |