Μονάδα Ηλεκτρικού Χαρακτηρισμού
[Αναλυτική Παρουσίαση της Μονάδας]
Η δραστηριότητα του Εργαστηρίου ξεκίνησε το 1988 με στόχο τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό υλικών τα οποία χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην επιστήμη της ηλεκτρονικής η μονάδα ηλεκτρικού χαρακτηρισμού αποτελεί μία στρατηγική επιλογή ανάπτυξης του εργαστηρίου. Ο ιδιαίτερα εξειδικευμένος και σύγχρονος εξοπλισμός που διαθέτει δίνει τη δυνατότητα μελέτης των ηλεκτρικών ιδιοτήτων μιας πολύ μεγάλης περιοχής υλικών σε ότι αφορά στα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά. Συγκεκριμένα, μελετώνται οι ηλεκτρικές ιδιότητες υλικών και δομών με τη χρήση των τεχνικών:
- της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας,
- μετρήσεων I-V, C-V, dc αγωγιμότητας σε θερμοκρασίες από 77Κ έως 450Κ και
- ηλεκτρικής τομογραφίας
Ο διαθέσιμος εξοπλισμός του εργαστηρίου παρέχει τη δυνατότητα πραγματοποίησης μετρήσεων με την τεχνική της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας : α) σε πεδίο συχνοτήτων (3mHz – 3MHz), β) χρόνου (μέθοδος ισόθερμης φόρτισης και εκφόρτισης με επιβολή μιας ηλεκτρικής τάσης βηματικού τύπου) και γ) θερμοκρασίας (τεχνική διεγειρόμενων θερμορευμάτων αποπόλωσης – TSDC).
Η τεχνική της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας χρησιμοποιείται στο Εργαστήριο και ως εργαλείο μη καταστροφικού ελέγχου των υλικών (Non Destructive Testing). Με τη χρήση του πλήρους συστήματος (Semiconductor Characterization System, model Keithley-SCS-4200), πραγματοποιείται ηλεκτρικός χαρακτηρισμός, τόσο εμπορικών ηλεκτρονικών διατάξεων όσο και δομών σε επίπεδα νανο-κλίμακας.
Οι δραστηριότητες της μονάδας συντονίζονται από τον Διευθυντή του Εργαστηρίου, Καθηγητή Δ. Τριάντη.
Πρόσφατα στο ερευνητικό δυναμικό του εργαστηρίου εντάχθηκε και η Επίκουρη Καθηγήτρια Β. Μπέλεση η οποία ερευνητικά δραστηριοποιείται στη σύνθεση αγώγιμων υλικών-μελανιών. Επιπλέον τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα εστιάζουν στην αποτίμηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών αγώγιμων μελανιών και των εκτυπωτικών τους ιδιοτήτων.
Υποδομή σε εργαστηριακό εξοπλισμό
Για το χαρακτηρισμό ημιαγωγών και συστημάτων επαφών (MIS, MOS, κ.α.) είτε ως έτοιμα εμπορικά υλικά είτε σαν βιομηχανικά πρότυπα υπάρχουν εγκατεστημένα τα συστήματα: SCS-4200 της εταιρίας Keithley το οποίο συνοδεύεται από το SUSSE micro-probe station για μετρήσεις σε νανοκλίμακα και χαρακτηριστικογράφος HM-6042 I-V curve tracer της εταιρίας Hameg. Η μέτρηση αντιστάσεων και ο χαρακτηρισμός ημιαγωγών γίνεται με τη χρήση του συστήματος Pro-4 της εταιρίας Lucas που συνοδεύεται από το όργανο πηγής – μέτρησης (source -meter) 2400 της εταιρίας Keithley.
Η τεχνική της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας στο πεδίο των συχνοτήτων γίνεται με τη χρήση των συσκευών: Alpha-N High resolution Dielectric analyzer της εταιρίας Novocontrol (3mHz – 3MHz) που συνοδεύεται από το σύστημα πραγματοποίησης μετρήσεων διηλεκτρικής φασματοσκοπίας στην περιοχή θερμοκρασιών -100οC έως +250oC (NovoCool). Επιπλέον υπάρχει εγκατεστημένη και η γέφυρα HP 4284-A της Agilent (20Hz-1MHz). Οι συσκευές συνοδεύονται από τις αντίστοιχες μονάδες τοποθέτησης δειγμάτων.
Για την εφαρμογή της τεχνικής των θερμικά διεγειρόμενων ρευμάτων αποπόλωσης (Thermally Stimulated Discharge Currents TSDC) υπάρχει σύστημα κρυοστάτη (JANIS) στην περιοχή θερμοκρασιών 77Κ έως 450Κ εγκατεστημένο στο εργαστήριο που περιλαμβάνει: τροφοδοτικό χαμηλού θορύβου 0-2.5kV και προγραμματιζόμενου τροφοδοτικού 0-600V (έως 5A) της εταιρίας LabVOLT, προγραμματιζόμενο Ηλεκτρόμετρο 6514 της εταιρίας Keithley, αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας και αντλία κενού.
Το σύστημα μέτρησης υψηλών αντιστάσεων αποτελείται από το όργανο μέτρησης υψηλών αντιστάσεων 6517A της Keithley και συνοδεύεται από τη διάταξη τοποθέτησης δειγμάτων 8009 της εταιρίας Keithley.
Το εργαστήριο διαθέτει σύστημα δημιουργίας επαφών με την τεχνική της εξάχνωσης για δείγματα με διαστάσεις μέγιστης ακτίνας 25 εκατοστών της εταιρίας NORM – EVP 3030-80. Ο παραπάνω εξοπλισμός είναι διασυνδεδεμένος με τα απαραίτητα υπολογιστικά συστήματα και συνοδεύεται από το εξειδικευμένο λογισμικό των αντίστοιχων εταιριών. Για το σύστημα μέτρησης των ακουστικών εκπομπών υπάρχει και επιπλέον λογισμικό που δίνει τη δυνατότητα της επεξεργασίας των μετρήσεων με μεθόδους όπως Νευρωνικά δίκτυα και ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων.Τέλος υπάρχουν εγκατεστημένα και σειρά άλλων οργάνων όπως διακριβωμένα πολύμετρα, τροφοδοτικά χαμηλών τάσεων αλλά και ισχύος, παλμογράφοι, αναλυτές φάσματος, γεννήτριες συναρτήσεων μέχρι τα 2GHz και ζυγός ακριβείας.