
シート抵抗とは、正方形の薄い材料の正方形片の、対向する2辺に接点を取り付けた状態の抵抗のことです。 [ 1 ]これは通常、厚さが均一な薄膜の電気抵抗の測定値です。半導体ドーピング、金属蒸着、抵抗ペースト印刷、ガラスコーティングによって作られた材料の特性評価によく使用されます。これらのプロセスの例としては、ドーピングされた半導体領域(シリコンやポリシリコンなど)、厚膜ハイブリッドマイクロ回路の基板上にスクリーン印刷された抵抗器などがあります。
抵抗や抵抗率とは異なり、シート抵抗は4端子センシング測定(4点プローブ測定とも呼ばれる)によって直接測定できるほか、非接触渦電流式試験装置を用いて間接的に測定できるという利点があります。シート抵抗はフィルム接触部のスケール変化に関わらず一定であるため、サイズが大きく異なるデバイスの電気的特性を比較するのに使用できます。

シート抵抗は、薄膜を二次元的な実体とみなす二次元系に適用されます。シート抵抗という用語を用いる場合、電流はシートの平面に沿って流れるのであって、垂直に流れるのではないことを意味します。
通常の三次元導体では、抵抗は次のように表すことができます。どこ
抵抗率と厚さを組み合わせると、抵抗は次のように表すことができます。どこはシート抵抗です。膜厚が分かっている場合、体積抵抗率は(Ω・m単位)は、シート抵抗に膜厚(m単位)を掛けることで計算できます。
シート抵抗は、シートの厚さが均一な場合の抵抗率の特殊なケースです。一般的に、抵抗率(体積抵抗率、比電気抵抗率、または体積抵抗率とも呼ばれる)は Ω·m の単位で表され、より正確には Ω·m 2 /m (Ω·面積/長さ) の単位で表されます。シートの厚さ (m) で割ると、単位は Ω·m·(m/m)/m = Ω になります。「(m/m)」という項は相殺されますが、オームΩ/sq という答えが得られる特別な「平方」の状況を表しています。別の一般的な単位は「オーム平方」(「」)または「オーム/平方」(「Ω/sq」または「()は、寸法的にはオームに等しいが、シート抵抗にのみ使用される。これは利点であり、1 Ωのシート抵抗は文脈から切り離されて1 オームの体積抵抗と誤解される可能性があるが、1 Ω/sqのシート抵抗は 誤解されることはない。
「オーム/平方」という名前の理由は、シート抵抗が 10 オーム/平方の正方形のシートは、正方形のサイズに関係なく、 実際の抵抗が 10 オームになるからです。(正方形の場合、 、 それで.) この単位は、大まかに「オーム×アスペクト比」と考えることができます。例:長さ3単位、幅1単位(アスペクト比=3)のシートで、シート抵抗が21Ω/sqの材料で作られたものは、 1単位の辺を各辺全体に接触するオーム計 に取り付けると、63Ωと測定されます (1単位×1単位の正方形が3つ集まってできているため) 。
拡散または表面ピーク型イオン注入によってドーピングされた半導体の場合、平均抵抗率を用いてシート抵抗を定義します。材料について:多数キャリア特性を持つ材料では、(固有電荷キャリアを無視すると)次のように近似できる。どこ接合部の深さは、は、大多数の通信事業者の移動性です。は通信事業者の料金であり、は深さ方向の純不純物濃度です。背景キャリア濃度がわかっている場合表面不純物濃度、シート抵抗と接合深さの積これは、上記の方程式の数値解であるアービン曲線を用いて求めることができる。
接触抵抗(シート抵抗と同程度の大きさになることが多い)を避けるため、4点プローブが使用されます。通常、2つのプローブに定電流を流し、残りの2つのプローブの電位を高インピーダンス電圧計で測定します。4点アレイの形状に応じて、幾何学的係数を適用する必要があります。一般的なアレイは、正方形と直線状の2種類です。詳細については、ファンデルパウ法を参照してください。
測定は、正方形(または長方形)のサンプルの対向する辺に高導電性のバスバーを取り付けて行うこともできます。正方形領域の抵抗はΩ/sq(Ω/□と表記されることが多い)で測定されます。長方形の場合は、適切な幾何学的係数が加算されます。バスバーはオーム接触する必要があります。
誘導測定も使用されます。この方法は、渦電流によって生じる遮蔽効果を測定します。この技術の1つのバージョンでは、試験対象の導電性シートが2つのコイルの間に配置されます。この非接触シート抵抗測定法は、カプセル化された薄膜や表面が粗いフィルムの特性評価にも使用できます。[ 2 ]
非常に簡略化された2点プローブ法としては、プローブを近づけた状態での抵抗値と、プローブを離した状態での抵抗値を測定する方法がある。この2つの抵抗値の差は、シート抵抗と同程度の大きさになる。
シート抵抗測定は、導電性または半導電性のコーティングや材料の均一性を評価するために広く用いられており、例えば品質保証などに利用されています。代表的な用途としては、建築用ガラス、ウェハー、フラットパネルディスプレイ、ポリマー箔、OLED、セラミックスなどへの金属、TCO、導電性ナノ材料、その他のコーティングのインラインプロセス制御が挙げられます。接触式の4点プローブは、硬質または粗い材料の単点測定によく用いられます。非接触式の渦電流システムは、高感度または封止されたコーティング、インライン測定、高解像度マッピングに用いられます。