CN207636661U - 一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置，用于测试样品表面的金属图案层对应的电流密度，该测试装置包括：测试平台，测试平台的顶面设置有用于放置样品的样品放置位；平板电极，平板电极设置于测试平台的上方且对应样品放置位中的样品，平板电极能够向下运动至压于样品表面的金属图案层上，平板电极开设有贯通孔；及探针，探针能够向下运动以穿过贯通孔并抵接于样品表面的金属图案层上；其中，探针电连接有电压测试仪，电压测试仪电连接测试平台；平板电极电连接有电流测试仪，电流测试仪电连接有电流电压源，电流电压源电连接测试平台。其无需腐蚀掉样品中烧结的金属，降低对样品测试条件的要求，操作简便，测试更准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流密度测试技术领域，尤其涉及一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置。
背景技术
太阳能电池载流子的复合是影响太阳电池效率的重要因素之一，其中，金属半导体界面的复合占据重要比例。
通常，在半导体材料上印刷分离平行线图形的金属浆料，进行烧结后得以形成待测样品。在测量金属半导体界面的复合电流密度时，将烧结后的金属浆料腐蚀，并将待测样品中的金属清洗干净，再通过准稳态光电导(Quasi-Steady State Photoconductance，QSSPC)技术拟合得到金属半导体界面的复合电流密度。
由于QSSPC测试过程中不能有金属出现，现有的测试方法需要先将待测试样品中烧结的金属腐蚀掉，腐蚀过程会破坏非金属区域的表面状态。腐蚀掉的金属需要被完全清洗，QSSPC对清洗的洁净度要求很高，否则会出现测试结果不准确或测试不出数据的情况。并且，由于QSSPC测试时会将金属腐蚀，测得的金属界面复合电流密度为腐蚀金属后的界面复合电流密度，即测得的结果为等效值，并不是真实的金属界面的复合电流密度，导致测试结果波动较大。
因此，亟需一种可以简单快速准确地对金属界面复合电流密度进行测试的装置，来解决上述存在的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置，其无需腐蚀掉样品中烧结的金属，降低对样品测试条件的要求，操作简便，测试更准确。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置，用于测试样品表面的金属图案层对应的电流密度，该测试装置包括：
测试平台，所述测试平台的顶面设置有用于放置所述样品的样品放置位；
平板电极，所述平板电极设置于所述测试平台的上方且对应所述样品放置位中的所述样品，所述平板电极能够向下运动至压于所述样品表面的所述金属图案层上，所述平板电极开设有贯通孔；及
探针，所述探针能够向下运动以穿过所述贯通孔并抵接于所述样品表面的所述金属图案层上；
其中，所述探针电连接有电压测试仪，所述电压测试仪电连接所述测试平台；所述平板电极电连接有电流测试仪，所述电流测试仪电连接有电流电压源，所述电流电压源电连接所述测试平台。
进一步地，所述测试平台包括上下层叠的双层结构，所述测试平台的上层为导电材质层，所述测试平台的下层为绝缘层；
所述样品放置位设置于所述测试平台的上层顶面；
所述测试平台的上层电连接所述电压测试仪和所述电流电压源。
进一步地，所述样品放置位为开设于所述测试平台的顶面的凹槽，所述凹槽的长宽尺寸与所述样品的长宽尺寸相适应，所述凹槽的深度小于所述样品的厚度。
进一步地，所述测试平台的底部设置有用于控制所述测试平台的温度的温度控制板，所述温度控制板的内部从一顶角至与其相对的另一顶角设置有蛇形排布的循环水管，所述温度控制板的两相对侧分别开设有出水口和进水口，所述循环水管的一端连接所述出水口、另一端连接所述进水口，所述进水口和所述出水口通过外部水管连接有水箱。
进一步地，所述水箱的底部设置有加热板，所述加热板中设置有电加热棒，所述电加热棒电连接所述电流电压源。
进一步地，该测试装置还包括：
底座，所述底座设置于所述测试平台的底部，所述底座上设置有第一升降装置和第二升降装置，所述第一升降装置连接所述平板电极并能够驱动所述平板电极上下运动；所述第二升降装置连接所述探针并能够驱动所述探针上下运动。
进一步地，所述第一升降装置包括竖向设置且底端可转动连接于所述底座的第一升降杆，所述第一升降杆上套设有第一滑块，所述第一滑块能够沿着所述第一升降杆上下移动，所述第一滑块连接有第一水平杆，所述第一水平杆连接所述平板电极。
进一步地，所述第一升降杆连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定于所述底座。
进一步地，所述第二升降装置包括竖向设置且底端可转动连接于所述底座的第二升降杆，所述第二升降杆上套设有第二滑块，所述第二滑块能够沿所述第二升降杆上下移动，所述第二滑块连接有第二水平杆，所述第二水平杆连接所述探针。
进一步地，所述第二升降杆连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定于所述底座。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型的金属半导体界面复合电流密度的测试装置，用于测试样品表面的金属图案层对应的电流密度，该测试装置包括：测试平台、位于测试平台上方的平板电极和探针，测试时，无需腐蚀掉样品内部烧结的金属层，将样品直接放置在测试平台的样品放置位中，将平板电极向下移动使其压在样品上并与样品表面的金属图案层电接触，再将探针穿过贯通孔抵接在样品表面的金属图案层并与金属图案层电接触，该探针电连接有电压测试仪，电压测试仪电连接测试平台，平板电极电连接电流测试仪，电流测试仪电连接电流电压源，电流电压源电连接测试平台，由此形成一个完整的导电回路，以测量对应的电流值和电压值。在测试过程中，探针穿过平板电极但不与平板电极接触，从而使得探针只与金属图案层接触，不受平板电极以及平板电极与金属图案层的影响，使得测试更准确；而且在该测试过程中，无需腐蚀掉样品中烧结的金属，降低对样品测试条件的要求，操作简便。
附图说明
图1是本实用新型的测试装置的结构示意图一；
图2是本实用新型的测试装置的结构示意图二；
图3是图2中的测试装置未安装样品时的结构示意图；
图4是图1中的温度控制板的俯视结构示意图；
图5是本实用新型的样品的结构示意图。
图中：1-测试平台；2-平板电极；21-贯通孔；3-探针；4-电压测试仪；5-电流测试仪；6-电流电压源；7-温度控制板；71-循环水管；72-出水口；73-进水口；74-水箱；75-加热板；76-电加热棒；8-底座；9-第一升降装置；10-第二升降装置；100-样品；101-金属图案层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图5所示，本实用新型的样品100，在其表面设置有金属图案层101，该样品100为半导体。如图1至4所示，本实用新型的金属半导体界面复合电流密度的测试装置，用于测试样品100表面的金属图案层101对应的电流密度。
该测试装置包括测试平台1，平板电极2，探针3，电压测试仪4，电流测试仪5，电流电压源6。其中，测试平台1的顶面设置有用于放置样品100的样品放置位；平板电极2设置于测试平台1的上方且对应样品放置位中的样品100，平板电极2能够向下运动至压于样品100表面的金属图案层101上，平板电极2开设有贯通孔21；探针3能够向下运动以穿过贯通孔21并抵接于样品100表面的金属图案层101上；探针3电连接电压测试仪4，电压测试仪4电连接测试平台1；平板电极2电连接电流测试仪5，电流测试仪5电连接电流电压源6，电流电压源6电连接测试平台1。
测试时，无需腐蚀掉样品内部烧结的金属层，将样品100直接放置在测试平台1的样品放置位中，将平板电极2向下移动使其压在样品100上并与样品100表面的金属图案层101电接触，再将探针3穿过贯通孔21抵接在样品100表面的金属图案层101并与金属图案层101电接触，通过探针3电连接电压测试仪，电压测试仪电连接测试平台，平板电极电连接电流测试仪，电流测试仪电连接电流电压源，电流电压源电连接测试平台，由此形成一个完整的导电回路，以测量对应的电流值和电压值。
本实用新型的平板电极为金属电极，用于放置在待测的金属图案层101上，与对应的金属图案层相接触，可以通过导电性好的平板电极与电流测试仪连接，测量流经待测金属图案层的电流值。为了避免测试过程中表面接触电阻对测量结果的影响，采用探针3测量对应金属图案层上施加的电压值。
该平板电极2的贯通孔直径大于探针3的直径，以此确保探针可以穿过贯通孔与金属图案层相接触，且探针不与平板电极相接触，不受平板电极以及平板电极与金属图案层的影响，使得测试更准确。为了很好地使探针与金属图案层中的图案接触，金属图案层可以设有测试点，探针与测试点接触。为了保证测试结果的准确性，测试点在满足探针可接触的前提下，可以尽可能小。
为了更好地减少测试误差，测试平台1包括上下层叠的双层结构，测试平台1的上层为导电材质层，其具有良好的导电性，测试平台1的下层为绝缘层；样品放置位设置于测试平台1的上层顶面；测试平台1的上层电连接电压测试仪4和电流电压源6。利用上层形成通路，利用下层以避免测试过程中出现漏电等情况发生。
其中，样品放置位为开设于测试平台1的顶面的凹槽，凹槽的长宽尺寸与样品100的长宽尺寸相适应，凹槽的深度小于样品100的厚度，以便于很好地固定样品100，使样品100的放置不受人为因素的影响，提高测试准确度；同时，也可以起到定位作用，避免测试过程中样品晃动。
在本实施例中，为了很好地控制测试平台1的温度，使其保持在一定温度恒定不变，进而提升测试的准确度，该测试平台1的底部设置有用于控制测试平台1的温度的温度控制板7，温度控制板7的内部从一顶角至与其相对的另一顶角设置有蛇形排布的循环水管71，温度控制板7的两相对侧分别开设有出水口72和进水口73，循环水管71的一端连接出水口72、另一端连接进水口73，进水口73和出水口72通过外部水管连接有水箱74。进一步地，水箱74的底部设置有加热板75，加热板75中设置有电加热棒76，电加热棒76电连接电流电压源6。
该测试装置还包括底座8，底座8设置于测试平台1的底部，底座8上设置有第一升降装置9和第二升降装置10，第一升降装置9连接平板电极2并能够驱动平板电极2上下运动；第二升降装置10连接探针3并能够驱动探针3上下运动。
本实用新型的第一升降装置9包括竖向设置且底端可转动连接于底座8的第一升降杆，第一升降杆上套设有第一滑块，第一滑块能够沿着第一升降杆上下移动，第一滑块连接有第一水平杆，第一水平杆连接平板电极2。进一步地，第一升降杆连接有第一驱动电机，第一驱动电机固定于底座8。
本实用新型的第二升降装置10包括竖向设置且底端可转动连接于底座8的第二升降杆，第二升降杆上套设有第二滑块，第二滑块能够沿第二升降杆上下移动，第二滑块连接有第二水平杆，第二水平杆连接探针3。进一步地，第二升降杆连接有第二驱动电机，第二驱动电机固定于底座8。
在实际使用时，通过第二驱动电机驱动第二滑块向上运动并带动第二水平杆向上运动，第二水平杆带动探针3向上运动以使探针3远离测试平台1以便于放置样品100，同时，通过第一驱动电机驱动第一滑块向上运动并带动第一水平杆向上运动，第一水平杆带动平板电极2向上运动以使平板电极2与测试平台1之间留出足够的空间，用于放置样品100。
将样品100放在样品放置位后，第一驱动电机驱动第一滑块向下运动并带动第一水平杆向下运动，第一水平杆带动平板电极2向下运动以使平板电极2压在样品100的表面的金属图案层101上，平板电极与金属图案电接触。第二驱动电机驱动第二滑块向下运动并带动第二水平杆向下运动，第二水平杆带动探针3向下运动穿过贯通孔21后压在样品100的表面的金属图案层101上，探针与金属图案电接触。
本实用新型的测试装置结构简单，操作简便，影响因素小，使得测试结果更准确。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属半导体界面复合电流密度的测试装置，用于测试样品(100)表面的金属图案层(101)对应的电流密度，其特征在于，该测试装置包括：
测试平台(1)，所述测试平台(1)的顶面设置有用于放置所述样品(100)的样品放置位；
平板电极(2)，所述平板电极(2)设置于所述测试平台(1)的上方且对应所述样品放置位中的所述样品(100)，所述平板电极(2)能够向下运动至压于所述样品(100)表面的所述金属图案层(101)上，所述平板电极(2)开设有贯通孔(21)；及
探针(3)，所述探针(3)能够向下运动以穿过所述贯通孔(21)并抵接于所述样品(100)表面的所述金属图案层(101)上；
其中，所述探针(3)电连接有电压测试仪(4)，所述电压测试仪(4)电连接所述测试平台(1)；所述平板电极(2)电连接有电流测试仪(5)，所述电流测试仪(5)电连接有电流电压源(6)，所述电流电压源(6)电连接所述测试平台(1)。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(1)包括上下层叠的双层结构，所述测试平台(1)的上层为导电材质层，所述测试平台(1)的下层为绝缘层；
所述样品放置位设置于所述测试平台(1)的上层顶面；
所述测试平台(1)的上层电连接所述电压测试仪(4)和所述电流电压源(6)。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述样品放置位为开设于所述测试平台(1)的顶面的凹槽，所述凹槽的长宽尺寸与所述样品(100)的长宽尺寸相适应，所述凹槽的深度小于所述样品(100)的厚度。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试平台(1)的底部设置有用于控制所述测试平台(1)的温度的温度控制板(7)，所述温度控制板(7)的内部从一顶角至与其相对的另一顶角设置有蛇形排布的循环水管(71)，所述温度控制板(7)的两相对侧分别开设有出水口(72)和进水口(73)，所述循环水管(71)的一端连接所述出水口(72)、另一端连接所述进水口(73)，所述进水口(73)和所述出水口(72)通过外部水管连接有水箱(74)。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述水箱(74)的底部设置有加热板(75)，所述加热板(75)中设置有电加热棒(76)，所述电加热棒(76)电连接所述电流电压源(6)。
6.根据权利要求1～5任一项所述的测试装置，其特征在于，该测试装置还包括：
底座(8)，所述底座(8)设置于所述测试平台(1)的底部，所述底座(8)上设置有第一升降装置(9)和第二升降装置(10)，所述第一升降装置(9)连接所述平板电极(2)并能够驱动所述平板电极(2)上下运动；所述第二升降装置(10)连接所述探针(3)并能够驱动所述探针(3)上下运动。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述第一升降装置(9)包括竖向设置且底端可转动连接于所述底座(8)的第一升降杆，所述第一升降杆上套设有第一滑块，所述第一滑块能够沿着所述第一升降杆上下移动，所述第一滑块连接有第一水平杆，所述第一水平杆连接所述平板电极(2)。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述第一升降杆连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定于所述底座(8)。
9.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述第二升降装置(10)包括竖向设置且底端可转动连接于所述底座(8)的第二升降杆，所述第二升降杆上套设有第二滑块，所述第二滑块能够沿所述第二升降杆上下移动，所述第二滑块连接有第二水平杆，所述第二水平杆连接所述探针(3)。
10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述第二升降杆连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定于所述底座(8)。
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| CN113138304A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种Mofs复合材料电流密度测试系统及测试方法 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201721879015.5U patent/CN207636661U/zh not_active Expired - Fee Related
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