介电性质测量

石墨烯/二维材料电学性质非接触快速测量系统西班牙Das Nano公司成立于2012年，是一家提供高安全别打印设备，太赫兹无损检测设备以及个人身份安全验证设备的高科技公司。ONYX是其在全球范围内推出的一款针对石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料大面积太赫兹无损表征的测量设备。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱技术，实现了从科研及到工业的大面积石墨烯及二维材料的无损和高分辨，快速的电学性质测量，为石墨烯和二维材料科研和产业化研究提供了强大的支持。与传统四探针测量法相比，ONYX无损测量样品质量空间分布与拉曼，AFM，SEM相比，ONYX能够快速表征超大面积样品背景介绍太赫兹辐射( T射线)通常指的是频率在0. 1～10THz、波长在30μm-3mm之间的电磁波，其波段在微波和红外之间，属于远红外和亚毫米波范畴。该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过度区，也是电子学向光子学的过渡区。在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的产生方法和探测手段，科学家对于该波段电磁辐射性质的了解和研究非常有限，在相当长的一段时期,很少有人问津。电磁波谱中的这一波段(如下图) ，以至于形成远红外和亚毫米波空白区,也就是太赫兹空白区（THz gap）。太赫兹波段显著的特点是能够穿透大多数介电材料（如塑料、陶瓷、药品、缘体、纺织品或木材），这为无损检测（NDT）开辟了一个可能的新。同时，许多材料在太赫兹频率上呈现出可识别的频率指纹特性，使得太赫兹波段能够实现对许多材料的定性和定量研究。太赫兹波的这两个特性结合在一起，使其成为一种全新的材料研究手段。而且其光子能量低，不会引起电离，可以做到真正的无损检测。 ONYX工作原理 ONYX是一套实现石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料全面积无损表征的测量系统，能够满足测试面积从科研（mm2）到晶元（cm2）以及工业（m2）的不同要求。与其他大面积样品的测量方法（如四探针法）相比，ONYX能够直观得到样品导电性能的空间分布。与拉曼、扫描电镜和透射电镜等微观方法相比，微米的空间分辨率能够实现对大面积样品的快速表征。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱THz-TDS技术，产生皮秒量的短脉太赫兹冲辐射。穿透性强的太赫兹辐射穿透进样品达到各个界面，均会产生一个小反射波可以被探测器捕获，获得太赫兹脉冲的电场强度的时域波形。对太赫兹时域波形进行傅里叶变换,就可以得到太赫兹脉冲的频谱。分别测量通过试样前后(或直接从试样激发的)太赫兹脉冲波形,并对其频谱进行分析和处理,就可获得被测样品介电常数，吸收吸收以及载流子浓度等物理信息。再利用步进电机完成其扫描成像，得到其二维的电学测量结果。ONYX主要参数及特点样品大小: 10x10mm-200x200mm 全面的电导率和电阻率分析样品100%全覆盖测量高分辨率：50μm完全非接触无损无需样品制备载流子迁移率, 散射时间, 浓度分析 可定制样品测量面积(m2量)超快测量速度： 12cm2/min软件功能丰富，界面友好全自动操作图1 太赫兹光谱范围及信噪比ONYX主要功能→ 直流电导率（σDC）→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间，τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向石墨烯材料：→ 单层/多层石墨烯 → 石墨烯溶液→ 掺杂石墨烯→ 石墨烯粉末→ 氧化石墨烯→ SiC外延石墨烯其他二维材料： → PEDOT→ Carbon Nanotubes→ ITO→ NbC→ IZO→ ALD-ZnO石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线ONYX测试数据1. 10x10mm CVD制备的石墨烯在不同分辨率下的电导率结果 2.10 x10mm CVD制备的石墨烯不同电学参数测量结果 3.利用ONYX测量ALD沉积在硅基底上的TiN电导率测量结果 应用案例■ 全球《石墨烯电学测量方法标准化指导手册》近期，欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）的项目 “GRACE-石墨烯电学特性测量的新方法”发布了全球关于石墨烯电学特性测量方法的标准化指导手册。“GRACE-石墨烯电学特性测量新方法”项目是由英国实验室(NPL)主导，与意大利计量研究所、西班牙Das-nano 公司等合作，旨在开发石墨烯电学特性的新型测量方法，以及未来石墨烯电学测量的标准化制定。 图一 石墨烯电学测量方法标准化指导手册(发送邮件至info@qd-china.com获取完整版资料) 石墨烯由于其特优异的电学特性，在未来有望成为大规模应用于电子工业及能源领域的新材料。但是，目前受限于：1）如何制备大面积高质量石墨烯，且具有均匀和可重复的电气和电子性能；2）无论是作为科研用的实验样品还是在生产线中的批量化生产，对其电学性质的准确且可重复的表征方法目前尚不完善，缺乏正确实施此类测量方法的指导手册及测量标准。针对目前面临的问题和挑战，EMPIR 的“石墨烯电学特性测量新方法”项目对现有测量方法进行了总结和规范指导，更重要的是开发了石墨烯电学特性的快速高通量，非接触测量的新方法，并用现有技术对其进行了验证，取得了很好的一致性。 西班牙Das-Nano公司参与了“GRACE-石墨烯电学特性测量新方法”项目中基于THz-TDS的全新非接触测量方法的开发及测量标准的制定。基于该技术，Das-Nano推出了一款可以实现大面积（8英寸wafer）石墨烯和其他二维材料的100%全区域无损非接触快速电学测量系统-ONYX。ONYX采用一体化的反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）弥补了传统接触测量方法（如四探针法- Four-probe Method，范德堡法-Van Der Pauw和电阻层析成像法-Electrical Resistance Tomography）及显微方法（原子力显微镜-AFM, 共聚焦拉曼-Raman，扫描电子显微镜-SEM以及透射电子显微镜-TEM）之间的不足和空白。ONYX可以快速测量从0.5 mm2到~m2的石墨烯及其他二维材料的电学特性，为科研和工业化提供了一种颠覆性的检测手段[1,2]。更多详细信息请点击：欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）发布全球《石墨烯电学测量方法标准化指导手册》参考文献：[1] Cultrera, A., Serazio, D., Zurutuza, A. et al. Mapping the conductivity of graphene with Electrical Resistance Tomography. Sci Rep 9, 10655 (2019).[2] Melios, C., Huang, N., Callegaro, L. et al. Towards standardisation of contact and contactless electrical measurements of CVD graphene at the macro-, micro- and nano-scale. Sci Rep 10, 3223 (2020). ONYX发表文章1. P Bogild et al. Mapping the electrical properties of large-area graphene. 2D Mater. 4 (2017) 042003.2. S Fernández et al. Advanced Graphene-Based Transparent Conductive Electrodes for Photovoltaic Applications. Micromachines 2019, 10, 402.3. David M. A. Mackenzie et al. Quality assessment of terahertz time-domain spectroscopy transmission and reflection modes for graphene conductivity mapping. OPTICS EXPRESS 9220, Vol. 26, No. 7, 2 Apr 2018. 4. A Cultrera et al. Mapping the conductivity of graphene with Electrical Resistance Tomography. Scientific Reports , (2019) 9:10655.ONYX用户单位重要客户合作伙伴参与项目

美国Polyk Technologies公司研发了高电场下的低温频谱介电测量系统，解决了非线性介电响应问题。非线性介电响应： -当通过LCR Meter或者分析仪（Agilent/Keysight 4284A, E4980A,4294A）测量介电常数时，加载电压通常1V左右；然而，很多压电陶瓷（PZT）和高分子（PVDF）对于加载的电场具有非线性响应；通常它们的介电常数和损耗因子在高压下变得更低。 -在很多应用中，例如电容器和驱动器，介电层10V/um或者100V/um的高电场下工作，它们的有效介电常数和损耗tanδ是非常不用于普通LCR Meter和阻抗分析仪的测量值@1Vrms。 -在介电测试过程中直接加载一个高压信号，如果样品突然发生介电击穿，这对于LCR Meter有损坏风险。因此美国Polyk Technologies公司研发了此款宽频谱介电测量系统，有效的避免了上述问题的发生。技术规格：1）大电压：±4000V；2）大电流：±20mA；3）频率范围：100Hz to 1MHz；4）电容范围：100pF to 100nF；5）温度范围：-184℃ to 250℃；6）温度控制腔室：-75℃ to 200℃，无需液氮；（可选）7）温度控制腔室：室温 to 1000℃；（可选）8）宽频范围：20 Hz to 1 MHz or 110 MHz, or 0.01 Hz to 1 MHz(与配备的阻抗分析仪相关) （可选）9）Large AC信号单元；（可选）欢迎垂询！

Huace450P高低温介电温谱仪由华测仪器多位工程师多年开发，其具有不错的测试功能，设备测试频率可达30MHz，采用直接联接阻抗分析仪以减少测试导线的影响，同时电极加热采用直流电极加热方式，减少电网谐波对测量仪表的干扰。同时测试功能上也可扩展击穿测试、TSDC等测量功能。它能够在不同测量条件和测量模式下进行连续和高速的测量！测量功能与技术参数仪器具备的测试功能DHM 动态电滞回线测量CVM CV测量LM 漏电流测量FM 疲劳测试PM 脉冲测量PYM 热释电测量★DTS 介电温谱测量★RT 电阻测量★PZM 压电测量CHM 静态电滞回线测量IM 印迹测量RM 保持力测量BDM 击穿测试★TSDC 热刺激电流测量ECM 电卡测试★POM 油浴极化★ 注 : 标★号为华测生产的铁电分析仪增加的软件测量功能！ Huace FE系列铁电测试系统在±500V内置电压下，电滞回线测试频率可高达500KHz；此系统包含HuacePro基本铁电管理测试软件。此外还可外部扩展电压到4kV、10kV、20kV，Huace FE主机在不改变样品连接的情况下可执行电滞回线，脉冲，漏电流，IV、CV、击穿测试，也可加载选件实现压电、热释电、TSDC和电卡、阻抗分析、电阻测量等特性测试功能。内置完整的专用工控计算机主机、测试版路、运算放大器、数据处理单元等，包括专用工控计算机主板、CPU(i5 及以上)、RAM(8G 及以上)、固态硬盘(250G 及以上)、网卡、USB 接口、DVD 光驱、 VGA 接口、预装 Windows 7 操作系统、铁电分析仪测试软件等。每一款仪器都配备精度高的电阻、电容测试模块。可实现仪器的自行校准，让测试数据完善！优点1高频率的测量提升了内置放大器的输出频率、采用FPGA高速采集，实现电滞回线可达500KHz的测试频率。可达40M的高速采集。同时内置的高速信号发生装置，硬件支持脉冲100ns的波形触发，极大提升了脉冲测试速度。优点2多项测量功能比现有的铁电分析仪，增加了TSDC、热释电、电卡、阻抗、电阻、击穿等测量功能。预留4通道高速接口，方便扩展高低温测试环境。优点3质量管控严格做好每一款产品质量把控，从原器件采购、到生产过程的质量控制,到产成品计量检测,严格质量把控,实现生产合格的科研仪器。优点4售后服务体系 整机保修三年，7X24小时在线服务。预装远程服务软件，实现远程升级、维护等。