研讨纳米级资料的电气特性一般要归纳运用勘探和显微技能对感兴趣的点进行确定性丈量。可是，有必要考虑的一个额定要素是施加的探针压力对测验成果的影响，由于许多资料具有压力相关性，压力会引起资料的电气特征产生巨大的改变。现在，一种新的丈量技能可以将纳米资料的电气和机械特性表明为施加探针压力的函数，为人们提醒之前无法看到的纳米现象。
美国Hysitron公司依据吉时利（Keithley）仪器公司双通道数字源表规划的纳米级电触摸电阻丈量东西nanoECR可以在高度受控的负载或置换触摸条件下完成现场的电气和机械特性丈量。Hysitron公司工程师David Vodnick表明，该技能可以供给多种丈量的时基相关性，包含压力、置换、电流和电压，大大添加咱们可以从传统纳米级探针丈量中所取得的信息量。这种丈量是从各类纳米级资料和器材中提取多种参数的根底。
新丈量办法
纳米技能使用的多样性为耦合机械丈量与电气丈量，一起又完成高精度、可重复性和探针定位，提出了一系列的特别应战。此外，纳米触点共同的几许尺度也使咱们面临着许多技能难题。
Hysitron公司工程师Ryan Major 介绍说，该体系集成了Hysitron TriboIndenter纳米机械测验仪和吉时利2602型双通道数字源表，此外还包含一个导电样本台、一个获专利授权的电容（nanoECR）转换器和一个导电硬度探针（图1）。该转换器可以经过电流，无需给探针衔接外部导线，然后最大极限地提高了测验精度和可重复性。这种“穿针”式丈量结构保证了安全触摸，有助于削减或许犯错的来历。
“该体系还包含一个完好集成的数据收集体系，支撑压力-位移和电流-电压丈量之间的实时相关。用户可以在这一收集体系上衔接辅佐测验仪，进行实时丈量并提取其他所需的参数”，David Vodnick弥补道，经过其用户界面可以在很宽的负载和位移操控条件下便利地装备一切的测验变量。这一特色得益于数字源表的板载测验脚本处理器，它可以主动运转测验序列，为其他硬件元件供给同步，尽或许地削减体系各个部分之间的时序/操控问题。
体系测验流程与实例
Ryan Major表明，在该体系的测验过程中，探针被推进到样本外表，一起接连监测位移。依据压力和位移数据可以直接计算出样本的硬度和弹性模量。关于电气参数，吉时利数字源表导游电台加载一个偏压，待测器材（DUT）与导电台完成电气耦合。当导电硬度探针刺入资料，体系就可以接连丈量电流、电压、压力和位移。压力驱动/位移检测功用经过静电驱动的转换器完成，具有极低的丈量噪声和极高的灵敏度。转换器/探针组合安装在压电定位体系上，完成了样本拓扑结构的扫描探针显微（SPM）成像和十分准确的测验定位。在典型丈量过程中，数字源表的一个通道用于完成源和丈量操作，另一个通道用作电流到电压放大器，将电流数据传输到操控计算机。操控软件极端灵敏，答应用户指定并丈量源电流和电压的幅值，对预界说的压力或位移点进行I-V扫描。用户经过nanoECR软件界面操控一切的数字源表功用，无需手动修正外表本身上的参数。凭仗该软件的灵敏性和主动化的测验例程，用户无需手动操作，可以测验最具应战性的样本。测验时刻高度取决于用户界说的变量，可是一般的测验序列耗时只要大约1分钟。
David Vodnick举例说，硅是一种很好的资料实例。在探针加载/撤消过程中跟着探针压力的增大/减小，处于移动探针下的纳米变形区内会呈现一系列相位改换。在加载探针的过程中，Si-I（菱形立方晶体结构）在大约11～12GPa的压力下将改变为Si-II（金属β-Sn)。在撤消探针时跟着探针/样本触摸压力的减小，将会进一步呈现从Si-II到Si-III/XII的改变。探针加载/撤消的速度也会影响资料的电气特性。例如，在硅外表从最大负荷压力下快速撤消探针将会构成α-Si，表现出彻底不同的电气特征。这类丈量关于比如硅基MEMS和NEMS器材的研讨是十分要害的。在这类器材中，对小结构施加的小压力会改变成大压力，引起资料内部微结构的改变，从而决议资料的电气和机械特性。
总结
成功的开发和制备纳米级资料和器材在很大程度上取决于能否定量地评测和操控它们的电气和机械特性。nanoECR体系的共同计划供给了一种直接、便利而定量的技能，使研讨人员可以测出经过传统办法不或许测出的资料特性/行为。除了硅之外，这种研讨东西还可以用于研讨金属玻璃、压电薄膜、有机LED、太阳电池和LCD中的ITO薄膜，以及各种纳米固体资料，使人们可以洞悉到薄膜断面、错位成核、变形瞬态、触摸电阻、老化、二极管行为、地道效应、压电呼应等微观现象。
