[发明专利]一种基于拓展栅晶体管结构的表面电位测量方法

权利要求书

1.一种基于拓展栅晶体管结构的表面电位测量方法，其特征在于，采用如下部件构成的测试系统：电压源、电流表、晶体管、测试端；其中，电压源用于给晶体管施加源漏偏压；电流表用于测试晶体管源漏偏压下的源漏电流；测试端通过导电线或其它导电带与晶体管栅极电连接构成拓展栅晶体管结构，用于与待测物间产生静电感应；该系统可以实现待测物表面电位的测量；

测试时，对晶体管施加恒定的源漏偏压，将待测物在垂直方向上靠近测试端，由于静电感应，在测试端诱导出异号电荷，从而在远离测试端的栅极端感应出同号电荷，相当于在栅极上额外施加一栅极电压，从而调控源漏电流；测量特定源漏偏压下测试端与待测物不同间距下晶体管源漏电流，经过数据拟合，即获得待测物的表面电位值。

2.根据权利要求1所述的表面电位测量方法，其特征在于，所述测试端采用一导电片；其材质为金属、导电聚合物或导电氧化物；测试端面积大于100μm²。

3.根据权利要求2所述的表面电位测量方法，其特征在于，所述测试端与晶体管距离为1cm到2m，可调。

4.根据权利要求3所述的表面电位测量方法，其特征在于，所述测试端与待测物的间距在1mm到10cm之间变化。

5.根据权利要求4所述的表面电位测量方法，其特征在于，所述晶体管配置为底栅顶接触、底栅底接触、顶栅顶接触或顶栅底接触。

6.根据权利要求1-5之一所述的表面电位测量方法，其特征在于，待测物的表面电位值的计算方法如下：

在理想情况且在饱和近似条件下，晶体管源漏电流I_ds表示形式为：

（1）

式中，W和L为晶体管沟道的宽度和长度；μ为半导体层的载流子迁移率，由晶体管特性获得；V_t为晶体管阈值电压，由晶体管特性曲线获得；V_sp为待测物的表面电位值；ε_气隙为气隙的介电常数；d_气隙为待测物与测试端间距；I_漏电为栅漏电；

根据公式（1），I_ds与呈线性关系，由I_ds-曲线斜率，可定量分析待测物的表面电位值；测量时，对所测结果绘制I_ds-曲线，并对曲线进行线性拟合；由公式（1），所得斜率值k对应于公式（1）中的因子项，由此求解得表面电位值V_sp。