재료공학 - 면저항 측정 실험

면저항 측정 실험

1. 실험목적 : 면저항의 개념을 알고, 직접 면저항을 측정해봄으로써 면저항을 측정하는 이유와 면저항을 줄일 수 있는 방법을 연구한다.

2. 이론

면저항은 얇은 박막의 저항을 측정하는 것인데 박막이라 하는 것은 두께가 0.1μm - 수μm의 두께를 가지는 막을 박막이라 한다. 저항을 계산하는데 저항율보다 훨씬 쉽고 유용하게 사용된다.
옴의 법칙에서 V = IR 이다. R =ρ(길이/단면적)이다. 이것을 다음과 같은 정의에 의해 다시 정리해 보자. 먼저 얇은 박막의 두께를 T라 하고 폭은 W, 박막의 길이를 L이라 할 때 거기에 흐르는 전류를 I라 한다 하고 위의 저항(R)의 식에 대입해 보면 다음과 같게 된다.
그것의 저항 R = (ρ / T)(L / W)인데 여기서 (ρ / T)를 면저항 Rs라고 한다. 여기서, ρ는 비저항인데 그러므로 면 저항은 얇은 박막의 두께에 대한 비저항을 가르키는 것이다. 두이 때 전체 길이를 폭으로 나눈 값을 면 개수(Sheet number)라고 한다. 그러므로 다시 말하면 전체 저항은 면저항과 Sheet number만 알면 쉽게 계산할 수 있게 된다.
다음으로 면저항을 측정하는 두 가지 방법을 소개하도록 하겠다.

① Van der Pauw`s method

위의 모양과 같은 얇은 박막의 4군데의 다른 접점을 표시해 놓는다. 거기에서 A -B는 전류를 흐르게 했을때 C - D로 흐르는 전압의 차를 측정해서 면저항을 측정하는 것이다. 여기서 A - B로 흐르는 전류를 IAB라 하고 C - D에서 측정되는 전압차를 VCD라 두고 위의 계산식을 정의해 보자.
이것의 계산 식은 다음과 같다.
Rs = (π / ln2)(VCD / IAB) 이렇게 된다.

② 4-Point probe method

일반적…

3 실험결과

4.51mΩ