納米技術(shù)—碳納米管材料—薄層電阻

主要起草單位：深圳市標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院、國(guó)家納米科學(xué)中心、深圳市德方納米科技股份有限公司、深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院。

主要起草人：王益群、金松、王孝平、高潔、孔令涌、葛廣路、尚偉麗、李中原。

2018年12月28日，《納米技術(shù)—碳納米管材料—薄層電阻》發(fā)布。

2018年12月28日，《納米技術(shù)—碳納米管材料—薄層電阻》實(shí)施。

薄層電阻是指一塊正方形薄層沿其對(duì)邊平面方向的電阻,單位為Ω/□（圖1）。若正方形薄層的邊長(zhǎng)為l，厚度為xj，截面積為A,平均電阻率為，薄層電阻Rs為由上式可知，薄層電阻只與薄層材料的平均電阻率及其厚度有關(guān)，與方塊的邊長(zhǎng)無(wú)關(guān)?！〗?jīng)常通過(guò)外延生長(zhǎng)、雜質(zhì)擴(kuò)散工藝或離子注入摻雜工藝在單晶襯底上形成一層異型薄層(如在N型襯底上形成P型層或在P型襯底上形成N型層)，或通過(guò)真空蒸發(fā)工藝、濺射工藝在絕緣材料上覆蓋一層金屬薄膜。這些結(jié)構(gòu)的薄層電阻值在半導(dǎo)體器件和集成電路生產(chǎn)中都是需要受到精確控制的重要工藝參數(shù)。半導(dǎo)體薄層電阻的大小取決于薄層中摻入雜質(zhì)的情況。當(dāng)雜質(zhì)分布形式確定后，通過(guò)測(cè)量薄層電阻就能推算出表面雜質(zhì)濃度?！≡诎雽?dǎo)體工藝中，廣泛使用四探針?lè)y(cè)量薄層電阻（圖2）。四個(gè)針尖排在一直線上，測(cè)量時(shí)電流由外側(cè)兩根探針流經(jīng)薄層（因薄層與襯底的摻雜型號(hào)相異，電流基本上不通過(guò)襯底），并用兩根內(nèi)側(cè)探針測(cè)量電壓。探針的間距相等,均為s。當(dāng)薄層厚度xjs時(shí)，可算出式中U為電壓值（伏）；I為電流值（安;）C為修正系數(shù)，當(dāng)樣品的尺寸遠(yuǎn)大于s時(shí)，C=4.532。

在硅平面工藝中，往往通過(guò)一些專門設(shè)計(jì)的測(cè)試圖形來(lái)檢測(cè)薄層電阻。這些圖形形成在芯片邊緣，或者專門的測(cè)試片上（與其他參數(shù)的測(cè)試圖形一起），它們和集成電路芯片同時(shí)經(jīng)歷各項(xiàng)工藝步驟。通過(guò)這樣一些測(cè)試圖形測(cè)得的薄層電阻，更加準(zhǔn)確地反映器件和電路中的實(shí)際情況。若在大圓硅片上作成布滿測(cè)試圖形的陣列，還可得到整個(gè)圓片上薄層電阻值分布的均勻性?！D3為矩形條的薄層電阻測(cè)試圖形。有陰影線的方塊處為金屬化的歐姆接觸。電流I由外側(cè)的兩處接觸通過(guò)條狀薄層,中間的兩處接觸用于測(cè)量電壓U。矩形條的寬度W以及產(chǎn)生電壓降U的一段長(zhǎng)度L均可測(cè)量。根據(jù)薄層電阻的定義，可得條狀測(cè)試結(jié)構(gòu)與單塊集成電路中的電阻器的情況相似。

正方形范德堡測(cè)試結(jié)構(gòu)中（圖4），正中是需要測(cè)量的正方形薄層。測(cè)量時(shí)，從任一邊的兩個(gè)歐姆接觸點(diǎn)通入電流I,從對(duì)邊的兩個(gè)歐姆接觸點(diǎn)測(cè)量電壓U。由于圖形的高度對(duì)稱,若在此局部范圍內(nèi)薄層電阻的平面分布均勻，則薄層電阻值Rs為通過(guò)對(duì)換電壓和電流測(cè)試點(diǎn)，并用測(cè)得的數(shù)據(jù)求出平均值就能消除因圖形不對(duì)稱所引起的誤差。

納米技術(shù)已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)及生物檢測(cè)、制造業(yè)、光學(xué)以及國(guó)防等等。本詞條為納米技術(shù)應(yīng)用的總綱，包括如下領(lǐng)域：

1、納米技術(shù)在新材料中的應(yīng)用

2、納米技術(shù)在微電子、電力等領(lǐng)域中的應(yīng)用

3、納米技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

4、納米技術(shù)在生物、醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用

5、納米技術(shù)在化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

6、納米技術(shù)在能源、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用

7、納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

8、 納米技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用

9、納米技術(shù)在環(huán)境污染防治中的應(yīng)用

在汽車尾氣凈化方面的應(yīng)用

在燃料脫硫方面的應(yīng)用

在室內(nèi)空氣凈化方面的應(yīng)用

在固體廢棄物處理方面的應(yīng)用

在控制噪聲方面的應(yīng)用

納米技術(shù)應(yīng)用衣

在紡織和化纖制品中添加納米微粒，可以除味殺菌。化纖布雖然結(jié)實(shí)，但有煩人的靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電現(xiàn)象。

納米技術(shù)應(yīng)用食

利用納米材料，冰箱可以抗菌。納米材料做的無(wú)菌餐具、無(wú)菌食品包裝用品已經(jīng)面世。利用納米粉末，可以使廢水徹底變清水，完全達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。納米食品色香味俱全，還有益健康。

納米技術(shù)應(yīng)用住

納米技術(shù)可以使墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，根本不用擦洗。含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對(duì)人體有害的紫外線。

納米技術(shù)應(yīng)用行

納米材料可以提高和改進(jìn)交通工具的性能指標(biāo)。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)部件的理想材料，能大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、工作壽命和可靠性。納米衛(wèi)星可以隨時(shí)向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。

納米技術(shù)應(yīng)用醫(yī)

利用納米技術(shù)制成的微型藥物輸送器，可攜帶一定劑量的藥物，在體外電磁信號(hào)的引導(dǎo)下準(zhǔn)確到達(dá)病灶部位，有效地起到治療作用，并減輕藥物的不良的反映。用納米制造成的微型機(jī)器人，其體積小于紅細(xì)胞。通過(guò)向病人血管中注射能疏通腦血管的血栓。清除心臟動(dòng)脈的脂肪和沉淀物，還可“嚼碎”泌尿系統(tǒng)的結(jié)石等。納米技術(shù)將是健康生活的好幫手。

納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2010年納米技術(shù)市場(chǎng)估計(jì)達(dá)到14400億美元，納米技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)。納米復(fù)合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能涂層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將給傳統(tǒng)產(chǎn)生和產(chǎn)品注入新的高科技含量。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場(chǎng)因納米而引發(fā)的“材料革命”我國(guó)以納米材料和納米技術(shù)注冊(cè)的公司有近100個(gè)，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，象電腦工作裝、無(wú)靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問(wèn)世。加入納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷的性能提高了十幾倍，而且無(wú)毒無(wú)害無(wú)異味。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活質(zhì)量。

不少國(guó)家紛紛制定相關(guān)計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略高地。每一種新科技的出現(xiàn)，似乎都包涵著無(wú)限可能，尤其是納米機(jī)器人具有不可限量的應(yīng)用前景。 用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的神奇納米機(jī)器人將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。中國(guó)著名學(xué)者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中就預(yù)言：到21世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。2100433B