新型納米級(jí)電接觸電阻測(cè)量技術(shù)

　　電流分辨率：5pA

　　電流白噪聲：12pA

　　電壓分辨率：5?V

　　X-Y定位精度：10nm

　　硅相位變化的例子

　　對(duì)于研究探測(cè)過程中壓力導(dǎo)致的相位變換（參見參考文獻(xiàn)），硅是一種很好的材料實(shí)例。在探針加載/撤除過程中隨著探針壓力的增大/減小，處于移動(dòng)探針下的納米變形區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一系列相位變換。在加載探針的過程中，Si-I（菱形立方晶體結(jié)構(gòu)）在大約11～12GPa的壓力下將轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-II（金屬 β-Sn)。在撤除探針時(shí)隨著探針/樣本接觸壓力的減小，將會(huì)進(jìn)一步出現(xiàn)從Si-II到Si-III/XII的轉(zhuǎn)變。

　　圖2給出了施加的壓力和測(cè)得的電流與探針位移之間的關(guān)系曲線。當(dāng)探針接觸硅表面時(shí)，壓力-位移圖是一條相對(duì)連續(xù)的曲線，而電流-位移圖在大約 22nm的探針位移下出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，表明發(fā)生了Si-I 到Si-II的相位變換。在逐漸撤除探針過程中，壓力-位移和電流-位移的測(cè)量結(jié)果中都明顯出現(xiàn)了Si-II到Si-III/XII的相位變換。這些變換出現(xiàn)得相當(dāng)突然，我們將其看成是突入（pop-in）和突出（pop-out）事件，并在圖2中標(biāo)明。

　　探針加載/撤除的速度也會(huì)影響材料的電氣特性。例如，在硅表面從最大負(fù)荷壓力下快速撤除探針將會(huì)形成α-Si，表現(xiàn)出完全不同的電氣特征。這類測(cè)量對(duì)于諸如硅基MEMS和NEMS器件的研究是非常關(guān)鍵的。在這類器件中，對(duì)小結(jié)構(gòu)施加的小壓力會(huì)轉(zhuǎn)變成大壓力，引起材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而決定材料的電氣和機(jī)械特性。

圖2. 機(jī)械（壓力-位移）和電氣（電流-位移）曲線表明在p型硅的納米變形過程中出現(xiàn)了壓力導(dǎo)致的相位變換

結(jié)束語

　　成功的開發(fā)和制備納米級(jí)材料和器件在很大程度上取決于能否定量地*測(cè)和控制它們的電氣和機(jī)械特性。nanoECR系統(tǒng)提供了一種直接、方便而定量的技術(shù)，使研究人員能夠測(cè)出通過傳統(tǒng)方法不可能測(cè)出的材料特性/行為。除了硅之外，這種研究工具還能夠用于研究金屬玻璃、壓電薄膜、有機(jī)LED、太陽電池和LCD中的ITO薄膜，以及各種納米固體材料，使人們能夠洞察到薄膜斷面、錯(cuò)位成核、變形瞬態(tài)、接觸電阻、老化、二極管行為、隧道效應(yīng)、壓電響應(yīng)等微觀現(xiàn)象。