Материаловедение

Определение возможностей новых материалов

Современным потребителям необходимы более маленькие, легкие и дешевые электронные приборы, чем когда-либо раньше. Эти приборы должны быть оснащены большим количеством функций и иметь увеличенное время работы. Чтобы удовлетворить эти противоречивые требования, исследователям необходимо разрабатывать новые материалы, уменьшать габариты существующих устройств и повышать их эффективность. Стремление увеличить плотность компонентов в устройствах, повысить их производительность и снизить энергопотребление привело к исследованиям графена и других двумерных твердых веществ с высокой подвижностью носителей, а также органических полупроводников и наноустройств.

Для увеличения времени работы устройств требуются высокоэффективные батареи, в которых будут использоваться новые материалы для электролитов и электродов. Кроме того, в настоящее время ведутся разработки передовых технологий топливных элементов, которые позволят повысить эффективность и снизить стоимость электрических транспортных средств нового поколения. Потребность в более экологичных решениях для генерации электроэнергии подстегивает исследования в области высокотемпературных сверхпроводников и силовых полупроводниковых приборов, необходимых для преобразования энергии. Ряд материалов, например арсенид галлия (GaAs) и карбид кремния (SiC), будут ключевыми для будущих технологий передачи энергии. Исследования в области материалов также необходимы для увеличения эффективности преобразования энергии и повышения выходной мощности солнечных батарей. Чтобы повысить эффективность лазерных диодов для увеличения объемов передаваемых данных, необходимо изучать новые материалы и структуры.

Для определения характеристик материалов необходимы сверхчувствительные приборы, которые позволяют измерять токи утечки уровня фемтоампер и сопротивления уровня микроом (для оценки сопротивления материалов с высокоподвижными носителями). С другой стороны, для измерения характеристик новейших изоляторов зачастую необходимо выполнять измерения в диапазоне тераом. При исследованиях сверхпроводников или наноматериалов, проводимых при температурах, близких к 0 ⁰K, необходимо уменьшить уровень прикладываемой энергии. Это позволит снизить самонагрев, который может повлиять на параметры устройств или материалов либо вовсе повредить их. Это влечет за собой необходимость использовать источники очень слабого постоянного тока или импульсов тока.

Избранные материалы

Рекомендуемое оборудование

Конфигурации для измерений сверхнизких сопротивлений

Сочетание приборов 2182A и 622X идеально подходит для измерения сопротивления, импульсных вольт-амперных характеристик и дифференциальной проводимости. Кроме того, их можно применять в областях, связанных с нанотехнологиями. Измеряйте сопротивление, сведя к минимуму подаваемую мощность. Это позволит избежать самонагрева, приводящего к ошибкам в данных, и возможного разрушения тестовых образцов.

Параметрический анализатор 4200A-SCS

Прибор 4200A-SCS — это полностью интегрированный параметрический анализатор, обеспечивающий синхронизированное измерение вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик, а также сверхбыстрых вольт-амперных импульсов. Кроме того, система выполняет автоматические измерения сопротивления по методу ван дер Пау.

Пикоамперметры серии 6400

Пикоамперметр 6485 может измерять токи от 20 фА до 20 мА со скоростью до 1000 показаний в секунду. Пикоамперметр и источник напряжения 6487 содержит источник питания напряжением 500 В и функцию затухания для измерения сопротивления изоляции.

Электрометр 6430

Благодаря возможности измерять токи с чувствительностью 1 аА электрометр 6430 идеально подходит для исследований одиночных электровакуумных приборов, нанопроводов и нанотрубок, полимеров и электромеханических областей применения.

Приборы SourceMeter® с графическим сенсорным экраном для измерения параметров источников

Прецизионный источник напряжения или тока с одновременным измерением в приборах, объединяющих в себе возможности источника питания, цифрового мультиметра, источника тока и электронной нагрузки.

Стабилизаторы напряжения Keithey для электрохимической промышленности

Стабилизаторы напряжения Keithley выполняют циклическую и гальваническую вольтамперометрию, вольтамперометрию прямоугольных сигналов, хроноамперометрию, хронопотенциометрию и многие другие виды измерений. Их можно использовать в электрохимических лабораториях для определения характеристик материалов и электролитов нового поколения, при исследованиях новых устройств для хранения энергии и разработке малогабаритных быстродействующих датчиков.

Library

Title
Hall Effect Measurements Essential for Characterizing High Carrier Mobility The Hall effect can be observed when the combination of a magnetic field through a sample and a current along the length of the sample create an electrical current perpendicular to both …
Characterizing Nanoscale Devices with Differential Conductive Measurements As modern electronics continue to shrink, researchers increasingly look to nanotechnology for breakthroughs in device size and power consumption. In these nanoscale devices, electrical …
DC I-V Characterization of FET-Based Biosensors Using the 4200A-SCS Parameter Analyzer Introduction Extensive research and development have been invested in semiconductor-based biosensors because of their low cost, rapid response, and accurate detection. In particular …
Leakage Current and Insulation Resistance Measurements Introduction To measure the leakage current or insulation resistance of a device, you need to apply a fixed voltage to the device and measure the resulting current. Depending on the …
Resistivity Measurements Using the Model 2450 SourceMeter SMU Instrument and a Four-Point Collinear Probe Introduction Electrical resistivity is a basic material property that quantifies a material's opposition to current flow; it is the reciprocal of conductivity. The resistivity of a …
Making High Resistance Measurements on Small Crystals in Inert Gas or High Vacuum w/ the Model 6517A Introduction Crystalline materials are fundamental to modern electronics and optoelectronics. Therefore, the electrical properties of these materials, such as their (anisotropic) …
Four-Probe Resistivity and Hall Voltage Measurements with the Model 4200-SCS Introduction Semiconductor material research and device testing often involve determining the resistivity and Hall mobility of a sample. The resistivity of semiconductor material is …
Electrical Characterization of Carbon Nanotube Transistors (CNT FETs) with the Model 4200-SCS Semiconductor Characterization System Introduction Carbon nanotubes (CNTs) have been the subject of a lot of scientific research in recent years, due not only to their small size but to their remarkable electronic and …
How to Perform Cyclic Voltammetry Measurements Using Electrochemistry Systems Chemical engineers, chemists, and other scientists use electrical measurement techniques to study chemical reactions and dynamics. Cyclic voltammetry (CV), a type of …

Title
Road to Ignition: Improving Pulse Shaping at NIF In December of 2022, the National Ignition Facility (NIF), a fusion research center located within the DOE’s Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), achieved humanity’s first controlled fusion …
Use Hall Effect Measurements for the Characterization of New and Existing Materials The webinar covers semiconductor and other material characterization using Hall Effect and van der Pauw measurements for calculating sample resistivity and mobility among other parameters as well as …
Tips and Techniques to Simplify MOSFET-MOSCAP Device Characterization This webinar presents a new process that makes characterization and parameter extraction easier and quicker. We'll be discussing the extraction of common parameters as well as which tests to run to …
Sensors and Semiconductors Testing Materials for Tomorrows Smart Devices Listen to our panel discuss three measurement applications where the properties of new materials have influenced how measurements are made.