四探针法 | 测量射频（RF）技术制备的SnO2:F薄膜的表面电阻

SnO₂:F 薄膜作为重要透明导电氧化物材料，广泛用于太阳能电池、触摸屏等电子器件，其表面电阻特性直接影响器件性能。本研究以射频（RF）溅射技术制备的SnO₂:F 薄膜为研究对象，通过铝 PAD 法与四探针法开展表面电阻测量研究。Xfilm 埃利四探针方阻仪凭借高精度检测能力，可为此类薄膜电学性能测量提供可靠技术保障。下文将重点分析四探针法的测量原理、实验方法与结果，为薄膜的性能优化及器件应用提供数据支撑。

采用1.5cm×2.5cm 玻璃基底，依次用纯水、工业洗涤剂、异丙醇超声清洗3 次（每次 20min）。将基底置于射频溅射系统上电极中心，系统含30cm×25cm 不锈钢真空室，通过旋转泵抽至 0.1Pa 真空度；以 5cm 直径锡靶为原料，控制 99.9995% 纯度氧气进气量 50sccm，施加 13.56MHz、100W 射频功率，沉积 30min 制备SnO₂:F 薄膜。

1.铝PAD 法：采用与薄膜等厚等宽的铝PAD、数字万用表（作电流表）、直流电压源及香蕉鳄鱼夹导线，在6 个探头 - PAD 间距下测量，绘制电压- 电流（V-I）曲线并线性拟合。

使用铝PAD法测量表面电阻

2.四探针法：采用两台数字万用表（分别测电流、电压）、直流电压源及穿孔铜板，在薄膜4 个不同位置（M1：中心 - 边缘、M2：中心 - 边缘、M3：边缘顶部、M4：左侧）测量，记录探头与薄膜边缘间距（M1：S1=0.023m、S2=0.02m；M4：S1=0.007m、S2=0.007m），通过V-I 曲线拟合推导电阻与表面电阻。

四探针法测量表面电阻

1.铝PAD 法测量显示，所有间距下V-I 关系均呈线性，且间距增大时曲线斜率升高，表面电阻降低（6cm：41.09Ω/□、1cm：88.10Ω/□），线性系数 A 因数值小（0.05~0.09V）且误差大被忽略，表面电阻计算采用公式 Rs = R W/L。（W=2.5cm 为薄膜宽度）。

2.四探针法结果更具代表性：M1 的 V-I 线性关系可持续至 1800mV，M2 可持续至 95mA；曲线斜率随探头间距增大而升高（M4 间距最小，斜率最低），拟合得到的电阻值（B 值）为 11.40Ω（M4）~29.12Ω（M3），对应表面电阻 29.65Ω/□（M1）~33.84Ω/□（M4），与标称 30~40Ω/□的偏差源于间距测量误差。

通过公式Rs =VC/I（C 为几何修正因子）计算表面电阻，结合ρ=VCt/I（t 为薄膜厚度）推导电阻率，验证了SnO₂:F 薄膜低阻特性（符合TCO 电阻率 < 10⁻³Ω・cm 要求）。

使用四探针法进行实验中电压V（毫伏）与电流I（毫安）之间的关系测量值

对比两种方法，四探针法因分离电流与电压测量，规避了接触电阻（如导线、探头电阻）干扰，测量标准差< 0.02Ω/□，精度显著高于铝 PAD 法（标准差 < 1Ω/□），更适用于 SnO₂:F 薄膜的高精度电学性能评估。

本研究通过铝PAD 法与四探针法成功测量SnO₂:F 薄膜表面电阻，其中四探针法凭借高准确性（表面电阻29.6~33.8Ω/□，与标称吻合）、低误差（标准差 < 0.02Ω/□），成为薄膜电学性能检测的优选方法，其数据为SnO₂:F 薄膜在太阳能电池前接触层、触摸屏等领域的应用提供关键依据。

Xfilm埃利四探针方阻仪

/Xfilm

Xfilm埃利四探针方阻仪用于测量薄层电阻（方阻）或电阻率，可以对最大230mm 样品进行快速、自动的扫描， 获得样品不同位置的方阻/电阻率分布信息。

超高测量范围，测量1mΩ~100MΩ

高精密测量，动态重复性可达0.2%

全自动多点扫描，多种预设方案亦可自定义调节

快速材料表征，可自动执行校正因子计算

本文使用基于四探针法的Xfilm埃利四探针方阻仪，凭借智能化与高精度的表面电阻测量优势，助力SnO₂:F 薄膜及其他TCO 材料的质量控制与性能优化，推动电子器件领域的材料检测技术升级。

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原文参考：《Measurement of the Surface Electrical Resistance of SnO2:F Thin Films》

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