概述

所謂二維材料 (Two dimen-sional material)，指的是電子僅可在兩個維度的非納米尺度（1-100nm）上自由運動（平面運動）的材料，屬于納米材料的范疇，包含具有超導、金屬性、半金屬、拓撲絕緣體、半導體、絕緣體的材料。

二維材料表現(xiàn)出不同于普通材料的奇異性質，這源于其超薄的厚度引起的量子限域效應，這些奇異的性質使得二維材料成為物理學、化學和材料科學研究的熱點。二維材料在透明導電電極、光電探測器、氣敏探測器、二極管、晶體管、憶阻器、太陽能電池、LED、電催化劑、光催化劑等領域得到廣泛應用。此外，二維材料其超薄的特性有望解決常規(guī)半導體面臨的短溝道效應，使得晶體管尺寸進一步縮小，在大規(guī)模集成電路領域有潛在的應用前景。

二維材料最為典型的代表是石墨烯，石墨烯是由碳原子組成的二維結構，由于在電學/熱學/光學等方面的優(yōu)良特性，被廣泛研究并使用在這個領域。

在半導體特性上，石墨烯具有優(yōu)良的導電特性及易摻雜改性的特性，因此被用來制作為各種半導體器件，如零帶隙、頂柵石墨烯場效應管，雙層石墨烯晶體管，雙極超導石墨烯晶體管，石墨烯納米帶場效應管等。在應用上可作為穿戴設備，傳感器，充電設備等。

二維/石墨烯材料及電子器件電性能測試

二維/石墨烯材料電學方面的研究，材料改性后的電阻率，載流子濃度及載流子遷移率，這些參數(shù)之間的關系如下：

對二維/石墨烯材料，通常使用四探針法或范德堡法測試電阻率，用霍爾效應測測試載流子遷移率及載流子濃度，有關這幾種測試方法，請參閱《納米材料電性能測試概述》。對二維/石墨烯電子器件，通常用I-V曲線表征其特性。

二維/石墨烯材料及電子器件電性能測試挑戰(zhàn)

■ 首先，二維/石墨烯材料屬于納米材料范疇，《納米材料電性能測試概述》中討論的測試挑戰(zhàn)對二維/石墨烯材料都適用。

■電阻率及霍爾效應測試均是加流測壓的過程，需要設備能輸出電流并且測試電壓，這意味著同時需要電流源和電壓表，并且電流源和電壓表精度要高，保證測試的準確性。

■ 電阻率及電子遷移率通常范圍較大，需要電流電壓范圍都很大的設備。

■ 需與探針臺配合，測試設備需方便連接，需易用的軟件

■ 霍爾效應測試時，通常要準備霍爾條（HallBar）

高性價比測試方案

硬件

6221高精度脈沖電流源

2182納伏表

7168開關卡

探針臺（第三方）

軟件

自行開發(fā)

優(yōu)勢

性價比高

具有脈沖電流

Delta模式

被測樣品電阻適用范圍廣(uΩ~TO2)

納伏開關卡不影響測試精度

高性能測試方案

硬件

4200A-SCS + 4200 SMU X 3 或 4

4200 PA X 3 或 4

測試臺（第三方）

軟件

Clarius

優(yōu)勢

SMU模塊集電壓源/電壓表/電流源/電流表于一體，集成度高，方便使用

SMU均配有開爾文接口，在測試小電阻時可有效消除線纜電阻的影響

電流輸出精度40fA；電流測試精度10fA；電壓測試精度80uV；

帶有pulse工作模式，使用pulse測試可以消除自加熱效應（需增加4225 PMU硬件）

Clarius軟件可調用內置Project，不僅適用于針對二維/石墨烯材料的四探針，范德堡，霍爾效應測試，也適用于二維/石墨烯電子器件I-V C-V特性測試（C-V特性測試時需添加4210 CVU硬件）

開放設備底層指令，附帶編譯軟件，支持自編程