VierPunktMesstechnik

VierPunktMesstechnik (auch Vierpunktmessung) bezeichnet ein Messprinzip der Elektrometrie zur Bestimmung des elektrischen Widerstands eines Materials, wobei vier Kontakte verwendet werden, um den Einfluss von Kontaktwiderständen zu beseitigen. Das Verfahren wird häufig zur Messung von Oberflächenwiderständen, Leitfähigkeiten dünner Filme, Halbleiterproben und metallischer Beschichtungen eingesetzt und findet sich in Forschung, Materialkunde sowie in der Halbleiterfertigung.

Prinzipiell werden zwei äußere Kontakte als Stromquelle genutzt, während zwei innere Kontakte die Spannungsdifferenz erfassen. Aus dem gemessenen Vierpunkt-Widerstand R4 ergibt sich der Widerstand R4 = V/I. Bei einem linearen Vierpunkt-Setup auf einer homogenen, unendlichen Fläche nähert sich der Oberflächenwiderstand Rs dem Muster Rs ≈ (π/ln 2) · R4 ≈ 4.532 · R4 an. Zur Bestimmung der Dicke oder tatsächlichen Leitfähigkeit ρ wird Rs mit der Proben-Tiefe bzw. Dicke t multipliziert (ρ = Rs · t). Abweichungen durch Geometrie, Kontakte oder Probenform erfordern gegebenenfalls Korrekturen oder alternative Modelle wie das Van der Pauw-Verfahren.

Anwendungen und Instrumentierung: Vierpunktmessungen finden Anwendung in der Charakterisierung von Dünnfilmen, der Elektrochemie, der Halbleitertechnik und der Qualitätskontrolle von Beschichtungen. Typische Instrumente sind präzise Stromquellen, Nanovoltmeter oder Lock-In-Verstärker, sowie Mikropositionier- und Messsysteme. Varianten umfassen lineare Vierpunkt-Arrays, kreisförmige Kontaktanordnungen und Mikrovierpunkt-Spitzen für Oberflächenmessungen. Das Verfahren bietet eine robuste Methode zur Bestimmung von Widerständen mit reduziertem Kontaktfehler, erfordert jedoch entsprechende Geometrie- und Dicken-Kennlinien zur exakten Ableitung der Materialeigenschaften.