CRX-6.5K型低温探针台—样品温度是关键

对传统低温恒温器中的设备进行低温测量，通常需要对晶圆上的设备进行耗时、破坏性的接线。情况并非如此。这些平台支持使用可定位探针对多个晶圆级设备进行可视化和电气询问，从而加速表征工作。被测设备的光学接入和灵活探测的平衡在于通过探针臂传导的热辐射和热载荷。由于设备与样品台之间的负载和热阻，设备的实际温度可能偏离样品台传感器，导致测量不准确。

为了最大限度地减少这种影响，探针应具有辐射屏蔽，以减少对样品的热辐射，探针应固定在样品平台上或附近（如何设计我们的平台，请参见下一页）。接下来，我们将研究探针臂热锚定与设备温度的关系，特别是在试图快速评估超导电路时，这是电子设备低温测量的常见应用。

使用 Cernox?和铌丝参考测量确定探针台中的传导热传递

实验装置

为了研究探针臂热锚定在低温测量中对设备温度的作用，选择固定的 1 W 样品台冷却能力的 Lake Shore CRX-4K 探针作为测试平台。为了模拟被测设备，校准 Cernox?传感器焊接在蓝宝石衬底上，底部涂有薄层 Apiezon?N 并夹上润滑脂 32 毫米（1.25 英寸)接地样品架。四个探针臂上的钨针尖(直径 25 μm）落在传感器的接触垫上， 336 型式温度控制器通过检测传感器电阻的四点来获得设备温度。用螺栓固定在样品台底部的四臂中的附加温度传感器和温度传感器用于监测臂和台的温度。

结果

表 1 总结了三种常见的探针臂热锚配置设备、载体平台和臂温。在推荐的配置中，臂固定在辐射屏蔽上，探头固定在样品平台上（如右列所示）。第二种配置仅依赖于将臂和探头热锚定在屏蔽上，最终配置由四个未锚定的臂和移除的屏蔽组成。

表 1 - 依赖于设备温度的配置

在第一种配置中，通过将探针固定在样品平台上，增加站冷却平台上的热负荷，导致样品平台温度高于固定在辐射屏蔽上的探针。然而，较低的样品平台温度不会转化为较低的设备温度，因为探针的额外传导热负荷不能通过设备基板的额外冷却来补偿。虽然去除辐射屏蔽和探针/探针臂热锚对载体平台温度的影响相对较小，但第三种配置会导致设备设备的热负荷，提高设备的温度 30 K 以上。

讨论

采用固定的探针和探针臂，我们展示了快速评估超导电路的能力。对于这个测量，从 99.8% 纯铌箔 (Alfa-Aesar?) 蓝宝石板上氰基丙烯酸酯粘合剂固定在蓝宝石板上。然后将导线变细，以增加正常状态和超导状态之间的电阻对比度；细化的铌丝在室温下 272 mΩ 的电阻。蓝宝石基板以和 Cernox 以相同的方式安装芯片，然后在工作站冷却至低温。将四个探头直接放在铌线上后使用 3708 前放大器 370 交流电阻桥监测线电阻作为舞台温度的函数。在获得设备电阻之前，允许系统稳定每个阶段的温度设定点 5 分钟。

下图显示了载体温度函数的导线电阻，表示载体温度低于 8.90 K 当导线电阻急剧下降时，我们将其归因于探测导线中超导性的开始。 8.75 K，导线电阻低于实验装置的测量精度 (<40 μΩ)。

结论

检测校准 Cernox 对于传感器和铌晶须，我们发现探针的传导热传递可以对被测设备施加显著的热负荷，而热锚对于管理热传递和实现适当的设备温度至关重要。我们证明，在具有适当热锚探针和有效辐射屏蔽的探针台配置中，可以最小化被测设备和样品台之间的热梯度。

如何防止站如何防止热量到达样品？

Lake Shore 探测站将热管理提升到一个新的水平，为您提供一个真正信任的测量平台。

热探针锚定 Lake Shore 探针台包括特殊的热锚定以抑制不需要的热源。在没有全热锚定的探针台中，被测设备可能比样品台本身(和未知温度)热得多。样品台传感器仅根据热负荷不受控制报告设备温度可能导致错误结果。精确的设备表征需要对设备的实际温度有很好的了解。为和探针必须热固定，以避免通过探针臂将不必要的热量注入样品装置。

温度传感器 Lake Shore 探头被冷却到样品台的温度，以尽量减少被测设备的热负荷。样品台、探针臂和辐射屏蔽 Lake Shore 传感器为测试环境提供准确的热分布。

补偿探头 手臂的热管理意味着必须在探头上进行补偿，以抵消变温试验过程中的任何手臂移动。如果没有补偿探头，样品平台温度的显著升高可能会改变设备测量过程中的接触质量，并可能使尖端移动到足以离开接触垫的程度。

使用 Cernox?参考套件准确预测样品台温度

好的科学需要已知的实验条件。在某些情况下，样品温度可能与设定的样品台温度相差很大。参考 Cernox 底物探测套件可以解决这个问题。它有一个校准 Cernox 传感器芯片安装在宝石衬底上安装了传感器芯片，因此可以用四个探头读取温度。这模拟了样品在检测过程中的热负荷，使您能够准确地测量样品台的温度。套件包括将 BNC 或三轴探头连接到 336 型输入所需的适配器和电缆。