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4-Point Probe Methode

Zur Charakterisierung der elektrischen Leitfähigkeit oder des spezifischen Widerstandes einer Probe werden in der Regel Standard-Vierpunktsonden-Messverfahren verwendet, da diese einfach durchzuführen sind und der Einfluss von Zuleitungs- und Übergangswiderständen auf das Messergebnis unterdrückt werden kann. Bei Erweiterung durch ein Magnetfeld kann, bei sonst gleichem Aufbau, zusätzlich die Hall-Konstante und daraus resultierend die Ladungsträgerkonzentration sowiedie Hallmobilität gemessen werden.

Für eine korrekte Messung muss die Probe einen geschlossenen Bereich konstanter Dicke ohne Löcher bilden, elektrisch isoliert sein, und mit vier räumlich getrennten Elektroden kontaktiert werden. Üblicherweise werden zwei Sonderfälle der Vierleitermessung, die Hall-Bar Struktur und die Van-der-Pauw-Messung, mit einer spezifischen Probengeometrie und Messroutine verwendet.

4-point probe Einrichtung

4-point probe Einrichtung

Die Vierleitermessung kann prinzipiell sowohl für makroskopische als auch für nanostrukturierte Proben verwendet werden. Der Präparationsaufwand hängt dabei stark von den Materialeigenschaften der Probe und kann unter Umständen eine Herausforderung darstellen.

Beispiele sind die Herstellung von elektrischen Kontakten mit geringem Kontaktwiderstand an Proben mit niedriger Ladungsträgermobilität, und die “out of plane” Messung der elektrischen Leitfähigkeit an dünnen Schichten. Ersteres lässt sich in der Regel durch die Verwendung von großen Elektroden und die Verwendung von probenspezifischen Kontaktpads aus einem besser geeigneten Material lösen. Schwieriger ist jedoch die korrekte Platzierung von Elektroden zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit “our of plane” an dünnen Schichten.

Welche Eigenschaften bestimmt die 4-point probe Methode?

Die Vierleitermesstechnik wird zur Bestimmung der elektrischen Transporteigenschaften von Materialien verwendet. Dazu zählen die elektrischen Leitfähigkeit, der spezifische Widerstand, die Hall-Konstante, die Ladungsträgerkonzentration und die Ladungsträgerbeweglichkeit .