纳米材料电学测试方案将在本文中阐述，包括《纳米线/碳纳米管测试方案》、《二维/石墨烯材料测试方案》。纳米材料电学测试SMU 应用场景、测试特点及选型原则的示意图，结合被测纳米材料或纳米电子器件的类型及测试要点，选择最适合的SMU。4200 – SCS 几乎适用于全部种类的纳米材料的测试，当然，某些特殊的源表更适合一些特殊的应用。Qkpednc
纳米线/碳纳米管及电子器件测试
纳米线（Nano Wire）为一种横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维材料。根据组成材料的不同，纳米线可分金属纳米线，半导体纳米线和绝缘体纳米线。作为纳米材料的一种，纳米线具备上文概述的纳米材料全部特性，在电子，光电子和纳电子机械器械中，纳米线起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器等。Qkpednc
I-V 测试是纳米线/碳纳米管最基本的电性能测试，SMU 是基本测试仪器，不同种类的碳纳米管需不同的 SMU 进行测试，SMU选择依据为：Qkpednc
- 被测样品所需 SMU 通道数
- 被测样品是否有脉冲测试需求
- 被测样品是否有电容测试需求
- 被测样品电阻范围，施加或测试的电流范围以及施加或测试的电压范围
纳米线/碳纳米管及其电子器件综合测试方案
- 4200A-SCS 主机
- 4200 SMU 模块，模块数量由通道数决定
- 4200 PA，选件，依据最小测试电流定，数量与SMU模块匹配
- 4225 PMU，选件，依据脉冲需求定，模块数由通道数定，是否加放大器由最小测试电流定
- 4210 CVU，选件，有电容特性测试需求时配置
- 纳米探针台（第三方）
- 软件：Clarius
方案优势：
- 测试范围宽，满足全部种类纳米线/碳纳米管及其电子器件测试需求
- 多种配置满足不同的应用需求
- 内置多种纳米线/碳纳米管器件库，调用后自动生成相应器件的测试流程
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二维/石墨烯材料及电子器件测试
所谓二维材料 （Two dimensional material ），指的是电子仅可在两个维度的非纳米尺度（1-100nm）上自由运动（平面运动）的材料，属于纳米材料的范畴，包含具有超导、金属性、半金属、拓扑绝缘体、半导体、绝缘体的材料。二维材料最为典型的代表是石墨烯，石墨烯是由碳原子组成的二维结构，由于在电学/热学/光学等方面的优良特性，被广泛研究并使用在这个领域。在半导体特性上，石墨烯具有优良的导电特性及易掺杂改性的特性，因此被用来制作为各种半导体器件，如零带隙、顶栅石墨烯场效应管，双层石墨烯晶体管，双极超导石墨烯晶体管，石墨烯纳米带场效应管等。在应用上可作为穿戴设备，传感器，充电设备等。Qkpednc
对二维/石墨烯材料，通常使用四探针法或范德堡法测试电阻率，用霍尔效应测测试载流子迁移率及载流子浓度。Qkpednc
二维/石墨烯材料及电子器件电性能测试挑战
- 二维/石墨烯材料属于纳米材料范畴，上文中讨论的测试挑战对二维/石墨烯材料都适用。
- 电阻率及霍尔效应测试均是加流测压的过程，需要设备能输出电流并且测试电压，这意味着同时需要电流源和电压表，并且电流源和电压表精度要高，保证测试的准确性。
- 电阻率及电子迁移率通常范围较大，需要电流电压范围都很大的设备。
- 需与探针台配合，测试设备需方便连接，需易用的软件
- 霍尔效应测试时，通常要准备霍尔条（Hall Bar）
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高性价比测试方案1：
- 6221高精度脉冲电流源
- 2182 纳伏表
- 7168 开关卡
- 探针台（第三方）
- 软件：自行开发
方案优势：
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- 性价比高
- 具有脉冲电流
- Delta 模式
- 被测样品电阻适用范围广（uΩ ~ TΩ）
- 纳伏开关卡不影响测试精度
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高性能测试方案2：
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- 4200A-SCS + 4200 SMU X 3 或 4
- 4200 PA X 3 或 4
- 测试台 (第三方)
- 软件：Clarius
方案优势：
- SMU模块集电压源/电压表/电流源/电流表于一体，集成度高，方便使用
- SMU均配有开尔文接口，在测试小电阻时可有效消除线缆电阻的影响
- 电流输出精度40fA；电流测试精度10fA；电压测试精度80µV；
- 带有pulse工作模式，使用pulse测试可以消除自加热效应 （需增加 4225 PMU 硬件）
- Clarius 软件可调用内置Project，不仅适用于针对二维/石墨烯材料的四探针，范德堡，霍尔效应测试，也适用于二维/石墨烯电子器件 I-V C-V 特性测试（C-V 特性测试时需添加 4210 CVU 硬件）
- 开放设备底层指令，附带编译软件，支持自编程
纳米发电测试方案
纳米发电机是基于规则的氧化锌纳米线，在纳米范围内将机械能转化成电能，是世界上最小的发电机。目前纳米发电机可以分为三类：压电纳米发电机、摩擦纳米发电机、热释电纳米发电机。Qkpednc
纳米发电面临的测试挑战
- 发电机产生的电流小
- 发电机的内阻大，开路电压测不准
- 信号变化快，很难采集电压或者电流峰值
泰克纳米发电测试方案
采用高内阻的静电计6517+数据采集仪DMM6500+纳米发电采集软件来进行微小纳米发电电流数据采集。由于现在纳米发电机中有一部分已经转向实际应用研究，其中之一就有压力传感方向，而矩阵式压力传感器的测试是很多老师和同学比较头疼的一个问题，为了解决这类问题，根据要求搭建了一个测试方案如下：Qkpednc
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方案优势:
- 纳米发电研究领域推荐测试方案
- 优异的小心测试能力
- 定制化软件，更快，更简单，更专业
- 可升级，满足研究将来的测试需求
了解当代材料电学测试更多详细内容，https://www.tek.com.cn/application/material-science。Qkpednc
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