柔性電子材料“動(dòng)態(tài)”測試難點(diǎn)

     柔性電子材料在使用過(guò)程中會(huì )被反復彎折扭曲，在此過(guò)程中材料表面和內部的應力狀態(tài)和微觀(guān)結構都會(huì )逐漸發(fā)生變化,進(jìn)而影響材料的電學(xué)性能和壽命。用多次反復彎折扭曲等方法來(lái)測試柔性材料的耐疲勞性,穩定性和壽命衰減特性已經(jīng)逐漸成為柔性電子器件不可缺少的表征手段。

     為了保證柔性電子的正常使用,柔性材料應用在電路中時(shí)必須要對柔性材料的電學(xué)特性做一個(gè)詳細的了解。因為柔性材料在形變后他的阻抗會(huì )發(fā)生變化,并且形變程度不同,阻抗的變化也不同。需要進(jìn)行l-V特性測試,并實(shí)時(shí)監測V-t、l-t以及R-t的變化曲線(xiàn),且在測試時(shí)尤其要注意柔性材料折疊裝置與I-V測試設備間的同步問(wèn)題。傳統測試柔性電子材料的電學(xué)特性都是人工測量,需要一臺電壓源,電流表,再手動(dòng)算出電阻值的變化。而電源或者萬(wàn)用表只能當作源或者表來(lái)使用,相互搭配完成l-V測量,不能滿(mǎn)足一機多用的測試場(chǎng)景,而且對于測量精度要求較高及與折疊裝置同步要求精度高的場(chǎng)景無(wú)法保證。

普賽斯柔性測試系統:打造標準化、高效率的“動(dòng)態(tài)”測試解決方案

    普賽斯儀表攜手業(yè)內知名廠(chǎng)商共同打造的柔性電子材料測試系統,通過(guò)組合不同動(dòng)作的測試夾具,可以模擬扭、轉、彎、折、卷等5種基本測試動(dòng)作,11個(gè)基礎模擬測試動(dòng)作,實(shí)現一機多用,讓柔性測試標準化。不僅可以測試柔性材料的折、彎、扭、拉、卷等五種基本動(dòng)作,而且可以進(jìn)行柔性材料的I-V特性測試,是目前研究柔性材料的重要測試系統,能夠大幅提升開(kāi)發(fā)驗證效率和降低測試成本。

圖：柔性測試系統夾具

    普賽斯深耕半導體I-V測試領(lǐng)域,一直致力于自主研發(fā)國產(chǎn)源表產(chǎn)品,并率先推出S系列高精度數字源表,集電壓、電流的輸入輸出及測量等功能于一體，同時(shí)還可以作為電子負載來(lái)吸收能量。Z大電壓300v,最小電流100pA,輸出精度達到0.1%,Z大功率為30W,實(shí)現快速、精準的測量材料的電參數,廣泛應用于印刷電極、導電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽(yáng)能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的l-V特性測試場(chǎng)景。

柔性電子材料“靜態(tài)”測試

    柔性電子器件是以柔性電子材料為基礎,結合微納米加工與集成技術(shù),制造可實(shí)現邏輯放大、濾波、數據存儲、傳感等功能的新一代柔性電子元器件。柔性半導體器件可分為無(wú)機半導體器件、碳基半導體器件以及柔性有機場(chǎng)效應晶體管(OFET)三大類(lèi),其中有機場(chǎng)效應晶體管因具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)而受到研究人員的極大重視:材料來(lái)源廣、可與柔性襯底兼容、低溫加工、適合大批量生產(chǎn)和低成本等,可用于記憶組件、傳感器、有機激光、超導材料制備等。

    有機場(chǎng)效應晶體管(OFET)是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)調控有機半導體層導電性的有源器件,由三個(gè)電極即源極(source)、漏極(drain)、柵極(gate)、有機半導體層和柵絕緣層組成,典型結構為頂接觸類(lèi)和底接觸類(lèi),當然還有非典型結構如雙有源層類(lèi)或雙絕緣層類(lèi)等。對有機場(chǎng)效應晶體管（OFET)的測試主要包括l-V測試和C-V測試。

圖：有機場(chǎng)效應晶體管(OFET)結構

圖：有機場(chǎng)效應晶體管(OFET)I-V曲線(xiàn)

I-V測試

   I-V測試是用來(lái)提取器件的關(guān)鍵參數,研究制造工藝的效應,確定觸點(diǎn)的質(zhì)量的主要方法之一。包括輸入/輸出特性測試、閾值電壓測試、擊穿測試以及漏電流測試等。

   普賽斯S或P系列高精度數字源表,集電壓、電流的輸入輸出及測量等功能于一體,同時(shí)還可以作為電子負載來(lái)吸收能量。Z大電壓300v,最小電流10pA,輸出精度達到0.1%,Z大功率為30W,實(shí)現快速、精準的測量材料的電參數,廣泛應用于印刷電極、導電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽(yáng)能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的I-V特性測試場(chǎng)景。

輸入/輸出特性測試

    OFET是用柵電壓控制源漏電流的器件,在某一固定漏源電壓下,可測得一條IDs~VGs關(guān)系曲線(xiàn),對應一組階梯漏源電壓可測得━簇直流輸入特性曲線(xiàn)。OFET在某一固定的柵源電壓下所得IDs~VDs關(guān)系即為直流輸出特性,對應一組階梯柵源電壓可測得一簇輸出特性曲線(xiàn)。

閾值電壓VGs(th)

    VGs(th)是指柵源電壓能使漏極開(kāi)始有電流的VGs值;

漏電流測試

    lGss(柵源漏電流)是指在特定的柵源電壓情況下流過(guò)柵極的漏電流;lDss(零柵壓漏極電流)是指在當VGs=0時(shí),在指定的Vos下的DS之間漏電流;

耐壓測試

    VDss(漏源擊穿電壓):是指在VGs=0的條件下,增加漏源電壓過(guò)程中使lo開(kāi)始劇增時(shí)的Vos值。

C-V測試

    C-V測量常用于監控OFET的制造工藝,通過(guò)測量OFET電容高頻和低頻時(shí)的C-V曲線(xiàn),可以得到柵氧化層厚度tox、氧化層電荷和界面態(tài)密度Dit、平帶電壓Vfb、硅襯底中的摻雜濃度等參數。一般包括Ciss(輸入電容)、Coss(輸出電容)以及Crss(反向傳輸電容)的測試。常用測試方法是在VGE=0的條件下,在集電極與發(fā)射級間施加直流偏壓,同時(shí)利用一個(gè)交流信號(頻率一般在10KHz到1MHz之間)進(jìn)行測量。

柔性薄膜材料電阻率測試

    薄膜是一種二維材料，它在厚度方向上的尺寸很小,往往為納米至微米量級,電子半導體功能器件和光學(xué)鍍膜是薄膜技術(shù)的主要應用。薄膜材料可以分為非電子薄膜材料和電子薄膜材料，電子薄膜材料又可分為半導體薄膜、介質(zhì)薄膜、電阻薄膜、光電薄膜等,表面電阻率是電子薄膜材料比較重要的電學(xué)參數。

    表面電阻率常用方法是四探針測試法。四探針測試法簡(jiǎn)單的來(lái)講是將四個(gè)探針等距放置樣品上,外側兩個(gè)探針提供電流,內部?jì)蓚€(gè)探針測試電壓,然后通過(guò)測得的數據算出電阻率;用源表加探針臺即可手動(dòng)或編寫(xiě)軟件自動(dòng)完成測試。

    普賽斯S/P系列高精度數字源表集電壓、電流的輸入輸出及測量等功能于一體。Z大電壓300V,最小電流10pA,輸出精度達到0.1%,搭配第三方探針臺，滿(mǎn)足不同電子薄膜材料電阻率測試需求,同時(shí)提供SPI編程指令集,方便編寫(xiě)軟件自動(dòng)測試。

     武漢普賽斯一直專(zhuān)注于半導體的電性能測試儀表開(kāi)發(fā),基于核心算法和系統集成等技術(shù)平臺優(yōu)勢,率先自主研發(fā)了高精度數字源表、脈沖式源表、窄脈沖源表、集成插卡式源表等產(chǎn)品,廣泛應用在半導體器件材料的分析測試領(lǐng)域。