ITOの接触抵抗に関して

質問

ITO膜の抵抗値を測定する実験を行ったのですが、以下のような状況になりました。
（対象はガラス上に薄くITOを蒸着したものです。）
【実験】
ガラス上のITO膜に細いプローブピン(φ0.3mm先端とがり)を接触させて2点の抵抗値を測定。
【結果】
抵抗測定器にて抵抗測定するが、測定器の信号を入れた状態で接触すると非常に抵抗値が高い。（数百からKΩで不安定）
逆に接触した状態で信号を入れると、数十Ωレベルで安定する。
【質問】
なぜ、信号を入れた状態で接触すると抵抗値は低く、安定するのでしょうか？

ちなみに、テスターで同じように測定しましたが、やはり、テスターONの状態でITOに触れて測定すると抵抗値は高く不安定で、逆にITOに接触させてから、テスターをONにすると、抵抗値は低く安定していました。

なぜ、このようになるか理屈付けしたいのですが、
いろいろ調べましたが、よくわかりません。
もし、わかる方いましたら、教えてください。

回答No.4

noname#230359

抵抗値を測定したいのなら
導電ゴムなどで、ITO膜との接触面積を広くしたらどうでしょう？
接触抵抗が安定するでしょう。
ちなみに、低抵抗をはかりたい場合、４点式でないと正確に測れません。
低抵抗テスター、または低電流を流し、電圧降下をはかり変換します。

お礼

ご提案ありがとうございました。
ITOのパターンが広い場合は導電ゴムで測ると安定しました。
実際にはパターン幅が100μm以下と狭いため、導電ゴムでは測定困難です。
ご提案の方法をいろいろトライしてみたいと思います。

回答No.3

noname#230359

気になっているのが測定器のオートレンジ機能です。
実際の測定はオートレンジでしょうか？　レンジ固定での測定結果はどうでしょうか？

一般的かどうかわかりませんが、私の知っている測定器では測定ONで低いレンジから測定していきます。接触していない状態で測定ONにすると最大レンジまで上がります。
今回のケースでは、低いレンジから測定した場合は測定値が安定し、高いレンジから測定した場合には不安定になるように見受けられます。
通常どちらでも問題ないのですが、高いレンジの場合には誘導の影響を受けやすくなります。誘導の影響を受けると測定値が不安定になることがあります。被測定物の近くにACコードがあるなどした場合に影響を受けると考えられます。

私は以前、このオートレンジと誘導に悩まされた経験がありますので、測定値が安定しない場合にはマニュアルで測定するようにしています。

お礼

アドバイスありがとうございます。
測定レンジはオートレンジになっていました。
測定器が他で使用中のため、後日確認してみます。

ちなみに測定器は、keithley　2002型です。
http://www.keithley.jp/servlet/Data?id=12707

回答No.2

noname#230359

ITOの測定値と似たような抵抗を選んで測定してみます。
同じ現象がでれば測定器または測定環境の問題になります。
抵抗の測定で問題がなければ接触状態が不安定と考えられます。

私の経験から対応策を上げてみます。
?オートレンジ機能を使わずに、マニュアルレンジで測定する。
?酸化膜を破る必要がなければ先端丸に取り換える。
?自動で測定している場合、測定時間を長くする。

抵抗値の測定は、電圧や電流の測定以上に測定器の性能が影響します。また、ITOにプローブピンでは良好な接触状態の確保が難しいと考えられます。
結果がわかれば再度アドバイスできるかもしれませんので、補足お願いします。

補足

早速のご回答ありがとうございます。
いくつか測定器を変えましたが、結果は同じのなので、接触状態の不安定だと思っています。
プローブピンの先端はとがりになっていますので、接触状態が不安定の可能性もありますが、一般のテスターでも同じような結果になりますので、それだけではないような気がしています。

また、何かありましたらアドバイスお願いします。

回答No.1

noname#230359

実際にITOの抵抗測定を経験していないのではっきりとは言えませんが・・・、電気抵抗を測定したときの一般的な問題、ということで考えてみますと、いくつかの問題が考えられます。
　ある程度電流を流した方が接触抵抗が安定することはよくある現象です。微少信号のスイッチによる切り替えは接触不良に悩まされることを良く経験しますので、この現象とよく似ているのではないですか。
　信号あるいは通電状態で接触した場合を考えましょう。通常、金属表面の汚れや酸化膜層によって通電しませんが、ＨＯＴ状態で測定端子を被測定物（この場合はITO）に接触圧力がかかると、表面の通電にじゃまな層が破壊され、通電状態になります。一端通電状態になると、その領域がクリーニングされ、金属接触状態を保持するので安定な抵抗値を示します。
　次に、薄膜という特徴を加味して考えます。薄膜と測定端子とは、接触面積が極小であることが予測されます。プローブピンを接触させたときに、薄膜の状態がどの様になっているでしょうか。単位面積あたりの圧力が大きくて、接触しているはずの境界面あたりで膜が破壊されているなどの問題はありませんか？人間の手は微視的に見れば振動しているので、接触箇所付近の薄膜をプローブピンで破壊している可能性もあると思います。この状態で抵抗値を測定しようとすると、高抵抗値を示す可能性は十分あります。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
実際にはkinko-zさんがおっしゃるHOT状態で接触すると通電するのとは逆で、通電状態で接触すると不安定（抵抗が高い）で、接触後通電すると安定（抵抗が低い）します。
接触箇所の膜の破壊も考えましたが、接触抵抗が高い状態で、一旦信号を切り、再度通電すると抵抗値は低くなります。
表面の酸化膜等の影響があるようですが、その辺の理屈がなかなかはっきりしません。

また、いろいろ実験してみます。
アドバイスありがとうございました。