JP2013195281A - 電気抵抗測定装置及び電気抵抗測定方法 - Google Patents

電気抵抗測定装置及び電気抵抗測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】導電性薄膜の電気抵抗を非接触式で測定する。
【解決手段】電気抵抗測定装置100は、テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する光照射部103と、導電性薄膜からの反射光を検出する反射光検出部109とを有する。電気抵抗測定装置100は、更に、反射光検出部による検出結果に基づいて導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率を判定する反射率判定部111と、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と導電性薄膜の電気抵抗との相関関係を記憶する記憶部101とを有する。電気抵抗測定装置100は、更に、反射率判定部111による判定結果と、記憶部101に記憶されている相関関係と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定する電気抵抗判定部115を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気抵抗測定装置及び電気抵抗測定方法に関する。
電気抵抗を測定する方法としては、4端子法を用いる方法や、特許文献1、2に記載された方法が提案されている。
特許文献1の測定法では、導電性薄膜の片面に導電性を有しない面を形成し、導電性を有しない面に電極を接触させ、導電部の電気抵抗を測定する。
特許文献2の測定法では、導電性薄膜上に導電性ローラを用意し、線接触で導電性薄膜の電気抵抗を測定する。
特開平10−253674号公報 特開平9−54125号公報
H.Ito, K. Suizu, T. Yamashita, A. Nawahara and T. Sato, "Random Frequency Accessible Broad Tunable Terahertz−Wave Source Using Phase−Matched 4−Dimethylamino−N−methyl−4−stilbazolium Tosylate Crystal,"Jpnanese Journal of Applied Physics Vol.46 No.11(2007) pp.7321−7324
しかしながら、上述の測定法は、いずれも接触式であり、導電性薄膜を破壊してしまう可能性がある。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、導電性薄膜の電気抵抗を非接触式で測定することが可能な電気抵抗測定装置及び電気抵抗測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する光照射部と、
前記導電性薄膜からの反射光を検出する反射光検出部と、
前記反射光検出部による検出結果に基づいて、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率を判定する反射率判定部と、
前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率と、前記導電性薄膜の電気抵抗と、の相関関係を記憶する記憶部と、
前記反射率判定部による判定結果と、前記相関関係と、に基づいて、前記導電性薄膜の電気抵抗を判定する電気抵抗判定部と、
を有することを特徴とする電気抵抗測定装置を提供する。
この電気抵抗測定装置によれば、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と、導電性薄膜の電気抵抗と、の相関関係を予め記憶部に記憶している。そして、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率を判定し、その判定結果と、上記相関関係と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定することができる。よって、導電性薄膜の電気抵抗を非接触式で測定(判定)することができる。
また、本発明は、テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する工程と、
前記導電性薄膜からの反射光を検出する工程と、
前記反射光を検出する工程での検出結果に基づいて、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率を判定する工程と、
前記反射率を判定する工程での判定結果と、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率と前記導電性薄膜の電気抵抗との相関関係と、に基づいて、前記導電性薄膜の電気抵抗を判定する工程と、
を有することを特徴とする電気抵抗測定方法を提供する。
本発明によれば、導電性薄膜の電気抵抗を非接触式で測定することができる。
実施形態に係る電気抵抗測定装置のブロック図である。 実施形態に係る電気抵抗測定装置の構成を示す模式図である。 テラヘルツ光の周波数と反射率との関係を示す図である。 テラヘルツ光の反射率と表面抵抗との関係を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
〔第1の実施形態〕
図1は実施形態に係る電気抵抗測定装置100のブロック図である。図2は実施形態に係る電気抵抗測定装置100の構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施形態に係る電気抵抗測定装置100は、光照射部103と、反射光検出部109と、反射率判定部111と、記憶部101と、電気抵抗判定部115と、を有する。光照射部103は、テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する。反射光検出部109は、導電性薄膜からの反射光108を検出する。反射率判定部111は、反射光検出部109による検出結果に基づいて導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率を判定する。記憶部101は、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と導電性薄膜の電気抵抗との相関関係を記憶する。電気抵抗判定部115と、反射率判定部111による判定結果と、記憶部101に記憶されている相関関係と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定する。
また、本実施形態に係る電気抵抗測定方法は、以下の工程を有する。
1)テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する工程
2)導電性薄膜からの反射光108を検出する工程
3)反射光108を検出する工程での検出結果に基づいて、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率を判定する工程
4)反射率を判定する工程での判定結果と、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と導電性薄膜の電気抵抗との相関関係と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定する工程
電気抵抗測定装置100は、更に、試料が設置される試料設置部107と、記憶部101から上記相関関係を示す情報を取得する取得部113と、を有する。電気抵抗判定部115は、反射率判定部111による判定結果と、取得部113により取得された上記相関関係を示す情報と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定する。
図2に示すように、光照射部103は、例えば、光パラメトリック発振器3を備えて構成されている。
光パラメトリック発振器3の励起光2にはNd:YAGレーザー1の第二高調波(波長:532nm)を用いている。励起光2は光パラメトリック発振器3に入射する。光パラメトリック発振器3は、反射鏡4と透過鏡5とにより構成された一台の共振器と、その共振器内に設置された2個のKTP結晶(KTiOPO結晶)6、7と、を有する。これら2つのKTP結晶6、7の結晶角度は、互いに僅かに異なる。KTP結晶6とKTP結晶7とから、互いに異なる1.3μm帯の二波長9を発振させることができる。
1.3μm帯の二波長9を反射鏡8と反射鏡10で順次に反射させ、DAST結晶(4−dimethylamino−N−methyl−4−stilabazolium−tosylate)11に入射する。すると、非線形光学効果により1.5THz以上47THz以下のテラヘルツ光12を取り出すことができる。
発生したテラヘルツ光12を反射鏡13で反射させ、試料設置部107に設置された試料14に対し、10°の傾きで照射する。試料14から10°の傾きで反射したテラヘルツ光12(反射光108(図1))を反射鏡15で反射し、反射光検出部109としてのDTGS(Deuterium Tri−Glycine Sulfate)検出器16で受光する。なお、試料14にテラヘルツ光を照射することができれば、DAST結晶11の変わりに他の結晶を使用しても構わない。また、フェムト秒レーザーを使用して発振したテラヘルツ帯域の光波を使用しても構わない。
上記のような、DAST結晶11を用いた光パラメトリック発振器3については、非特許文献1に記載されている。
ここで、反射率は、以下のように測定することができる。まず、試料設置部107に、試料14ではなく、図示しない参照板(例えば、金ミラー)を設置する。照射光であるテラヘルツ光12がその参照板で反射した光を反射光検出部109としてのDTGS検出器16により検出する。その検出結果を、照射光強度と定義する。
次に、試料設置部107から参照板を取り外し、試料設置部107に試料14を設置する。照射光であるテラヘルツ光12が試料14で反射した光を反射光検出部109としてのDTGS検出器16により検出する。その検出結果を、反射光強度と定義する。
反射率判定部111は、反射光強度を照射光強度で割った値を反射率として測定(判定)する。
なお、ここで説明したもの以外であっても、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と相関関係のあるその他の値を、上記の反射率として求めても良い。
図3はテラヘルツ光の周波数と反射率との関係を示す図である。
曲線L1は、下地基板としてのソーダガラス板上に、導電性薄膜としてのIZO(インジウム・亜鉛酸化物)膜を膜厚200nmで形成してなる第1試料を用いた場合の測定結果を示す。
曲線L2は、下地基板としての無アルカリガラス板上に、導電性薄膜としてのITO(インジウム・錫酸化物)膜を膜厚100nmで形成してなる第2試料を用いた場合の測定結果を示す。
曲線L3は、下地基板としての無アルカリガラス板上に、導電性薄膜としてのITO膜を膜厚30nmで形成してなる第3試料を用いた場合の測定結果を示す。
曲線L4は、下地基板としての無アルカリガラス板上に、導電性薄膜としてのITO膜を膜厚10nmで形成してなる第4試料を用いた場合の測定結果を示す。
第1乃至第4試料の何れにおいても、下地基板は一辺25mmで厚さ1mmのものである。
なお、曲線L5は、下地基板としてのソーダガラス板のみを試料設置部107に設置した場合の測定結果を示す。また、曲線L6は、下地基板としての無アルカリガラス板のみを試料設置部107に設置した場合の測定結果を示す。
第1乃至第4試料について、接触式の測定によりそれぞれ導電性薄膜の表面抵抗を求めた。試料1の表面抵抗は、17Ω/□であった。試料2の表面抵抗は、230Ω/□であった。試料3の表面抵抗は、520Ω/□であった。試料4の表面抵抗は、1560Ω/□であった。
図1の結果から、表面抵抗が大きくなるにつれ、反射率が下がる傾向があることが分かる。
ここで、測定結果には、バックグラウンド(下地基板)の反射率が混ざるので、薄膜だけの反射成分を比較したい場合、各下地基板の反射率が同じであることを確認する必要がある。一例として、下地基板となる無アルカリガラスとソーダガラスの反射率は23THzで互いに同じ反射率を示している。このことは、23THzではガラスの種類に影響せず、導電性薄膜だけの反射成分を読み取れることを示している。
図4は照射光であるテラヘルツ光の波長が23THzのときの反射率と表面抵抗との関係を示す図である。
図4から、表面抵抗は、下記(1)式の累乗近似で表されることが分かった。
y=16.04x−1.87 ・・・・・・(1)
従って、記憶部101には、上記(1)式が記憶されている。照射光であるテラヘルツ光の波長が23THzの場合、反射率判定部111により判定された反射率を上記(1)式のxに置き換えることにより、表面抵抗を上記(1)式のyの値として演算することができる。
なお、23THzはソーダガラスと無アルカリガラスの反射率が互いに同じで、且つ、特に反射率が低いので、薄膜の反射率の差を大きく取れる。同じように25THzでも測定できる。12THz付近や12THz付近でも、やや反射率が高いが測定可能である。
また、ソーダガラスや無アルカリガラスの他のガラスを下地基板に用いた場合、ソーダガラス又は無アルカリガラスの反射率と同じである周波数が確認できれば、本実施形態と同様の方法で測定可能である。
以上のような第1の実施形態によれば、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率と、導電性薄膜の電気抵抗と、の相関関係(上記(1)式)を予め記憶部101に記憶している。そして、導電性薄膜によるテラヘルツ光の反射率を判定し、その判定結果と、上記相関関係と、に基づいて、導電性薄膜の電気抵抗を判定することができる。よって、導電性薄膜の電気抵抗を非接触式で測定(判定)することができる。
1 Nd:YAGレーザー
2 励起光
3 光パラメトリック発振器
4 反射鏡
5 透過鏡
6 KTP結晶
7 KTP結晶
8 反射鏡
9 1.3μm帯の二波長
10 反射鏡
11 DAST結晶
12 テラヘルツ光
13 反射鏡
14 試料
15 反射鏡
16 DTGS検出器
100 電気抵抗測定装置
101 記憶部
103 光照射部
107 試料設置部
108 反射光
109 反射光検出部
111 反射率判定部
113 取得部
115 電気抵抗判定部

Claims (10)

  1. テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する光照射部と、
    前記導電性薄膜からの反射光を検出する反射光検出部と、
    前記反射光検出部による検出結果に基づいて、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率を判定する反射率判定部と、
    前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率と、前記導電性薄膜の電気抵抗と、の相関関係を記憶する記憶部と、
    前記反射率判定部による判定結果と、前記相関関係と、に基づいて、前記導電性薄膜の電気抵抗を判定する電気抵抗判定部と、
    を有することを特徴とする電気抵抗測定装置。
  2. 前記電気抵抗は表面抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の電気抵抗測定装置。
  3. 前記導電性薄膜はインジウム・錫酸化物(ITO)膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気抵抗測定装置。
  4. 前記導電性薄膜はインジウム・亜鉛酸化物(IZO)膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気抵抗測定装置。
  5. 前記光照射部は、周波数が23THzの前記テラヘルツ光を照射することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の電気抵抗測定装置。
  6. テラヘルツ光を導電性薄膜に対して照射する工程と、
    前記導電性薄膜からの反射光を検出する工程と、
    前記反射光を検出する工程での検出結果に基づいて、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率を判定する工程と、
    前記反射率を判定する工程での判定結果と、前記導電性薄膜による前記テラヘルツ光の反射率と前記導電性薄膜の電気抵抗との相関関係と、に基づいて、前記導電性薄膜の電気抵抗を判定する工程と、
    を有することを特徴とする電気抵抗測定方法。
  7. 前記電気抵抗は表面抵抗であることを特徴とする請求項6に記載の電気抵抗測定方法。
  8. 前記導電性薄膜はインジウム・錫酸化物(ITO)膜であることを特徴とする請求項6又は7に記載の電気抵抗測定方法。
  9. 前記導電性薄膜はインジウム・亜鉛酸化物(IZO)膜であることを特徴とする請求項6又は7に記載の電気抵抗測定方法。
  10. 前記テラヘルツ光の周波数が23THzであることを特徴とする請求項6乃至9の何れか一項に記載の電気抵抗測定方法。
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