个脉冲周期的正负极性电压相等，持续时间相同。
[0023]本实施例中，栅极施加的交变脉冲信号可以为方波脉冲，也可以为正弦波、三角波、锯齿波、甚至具有双极性的任意周期波形。所需要满足的条件是正负半周的电压关于时间交替点中心对称。这样可以保证正负电压激励施加的强度相等，不会产生俘获电荷的积累。
[0024]本发明的第二实施方式涉及一种消除场效应晶体管转移特性测试中迟滞现象的方法。在栅极上施加幅度从大到小或者从小到大的交变脉冲激励，在每个幅度下读取正负极性电压激励下的两个沟道电流值。最后将这些电流按照栅压从小到大排序，并于对应的栅电压绘制在“栅压-沟道电流”图中。即得到晶体管的转移特性曲线，该曲线没有迟滞现象。
[0025]图2展示了使用传统的测试方法在晶体管栅极施加的电压信号(上图)以及由此得到的具有迟滞现象的转移特性曲线(下图)。本示意图中展示了该项测试的典型激励和结果，不应以该举例说明为限制。传统的测试方法中在场效应晶体管栅极施加的是一个持续增大或减小的信号，这种方式下晶体管长时间处于正或负电压的激励，就会在栅氧化层或/和沟道材料中积累电荷，从而引起阈值电压漂移，产生转移特性的迟滞现象。
[0026]图3展示了使用本发明提出的新测试方法在晶体管栅极施加的电压信号(上图)以及由此得到的具有迟滞现象的转移特性曲线(下图)。可见施加的信号为具有双极性的脉冲信号，这两个过程中所得到的两条转移特性曲线重合，没有迟滞现象。
[0027]上述举例说明只是为了方便理解，本发明不应以上述举例说明为限制，只要包含在晶体管栅极施加具有前所描述的特征的交变脉冲测试方法均应在本发明的保护范围之内，不应将该交变脉冲的形式(何种波形)、频率(是否变化)、一组脉冲的变化方式(幅度如何变化，从小到大还是从大到小，还是任意变化)等限定在上述举例说明中。
[0028]不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
[0029]本发明的第三实施方式涉及一种稳定场效应晶体管传感器沟道电流的背景电流的方法。在栅极施加交变脉冲，该脉冲的幅度恒定，为预设的电压值，极性交替变化。在每个脉冲的正电压和/或负电压时读取沟道电流。环境不发生改变时，该电流稳定，不发生漂移。
[0030]图4展示了使用传统的测试方法在晶体管栅极施加的电压信号(上图)以及由此得到的具有迟滞的转移特性曲线(下图)。传统的方法中，栅极电压恒定，检测沟道电流的变化。当传感器在通常环境下，沟道电流之表现出背景电流。而当被测物质接触到传感器的沟道材料时，沟道电流就发生变化，根据变化的速度、幅度等信息可以检测出被测物质的成分、含量等。当取消被测物质的刺激时，沟道电流应回到初始值，即背景电流的值。然而由于在栅极施加的是一个持续的极性单一的直流激励，随着时间的推移，栅氧化层或/和沟道材料中就会积累电荷，从而引起阈值电压漂移，那么背景电流就会持续漂移。可以的增长(如图所示)、下降或没有规律的变化。
[0031]从图中可以看出，有用的响应信号是建立在背景电流上的，响应的幅度等参数是以背景电流为参考的。如果背景电流不稳定，那么相应信号的无法标定，也就无从谈及传感器的测量准确度。
[0032]图5展示了使用本发明提出的测试方法在晶体管栅极施加的电压信号(上图)以及由此得到的具有迟滞的转移特性曲线(下图)。通过在栅极时间幅度不变，极性交替的脉冲信号，并在脉冲信号的正值(或负值)时读取沟道电流，这时得到的背景电流稳定可靠，不会漂移。基于此的相应波形才可以准确，测量的精确程度才有了保障。
[0033]上述举例说明只是为了方便理解，本发明不应以上述举例说明为限制，只要包在晶体管栅极施加具有前所描述的特征的交变脉冲测试方法均应在本发明的保护范围之内，不应将该交变脉冲的形式(何种波形)、频率(是否变化)、一组脉冲的变化方式(幅度如何变化，从小到大还是从大到小，还是任意变化)等限定在上述举例说明中。
[0034]不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
[0035]上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本发明的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在本发明的保护范围内。
[0036]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种稳定薄膜晶体管传感器性能的测试方法，其特征在于是在薄膜晶体管的栅极施加极性交替变化的电压脉冲信号，称之为交变脉冲，使器件不断工作于极性相反的一对栅极脉冲下，从而消除器件测量时的迟滞现象。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述极性交替变化的交变脉冲信号的一个周期内正负半周幅度相等，时延相等。3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述极性交替变化的交变脉冲信号为方波信号；或者，所述极性交替变化的交变脉冲信号为方波以外的其他信号，但是具有正负半周的电压关于时间交替点中心对称的特征。4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述施加交变脉冲信号，有改变脉冲幅度的实施方式，即在栅极施加幅度从大到小或者从小到大交变脉冲激励，在每个幅度下读取正负极性电压激励下的两个沟道电流值，以获得无迟滞现象的转移特性曲线。5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述施加交变脉冲信号，有恒定幅度控制频率的实施方式，即在栅极施加幅度不变的交变脉冲，在每个脉冲的正电压和/或负电压时读取沟道电流，该电流稳定，不会漂移。6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述脉冲的频率是沟道电流的采样频率，通过调整该频率以实现不同的采样率。
【专利摘要】本发明涉及电子器件技术领域，公开了一种稳定薄膜晶体管传感器性能的测试方法。本发明通过在薄膜晶体管结构的一类电子器件的栅极上施加极性交变的脉冲激励，以消除晶体管转移特性曲线中的迟滞现象。所施加的交变脉冲信号极性交替，这种正负电压激励，可以消除恒定极性栅极电压偏置下栅介质层或沟道敏感层的电荷积累，从而消除迟滞。当使用栅控晶体管结构的传感器时，通过这种交变脉冲激励方法，可以使得背景电流更加稳定，测量结果更加可靠，精确。
【IPC分类】G01D3/036
【公开号】CN105067012
【申请号】CN201510387408
【发明人】仇志军, 文宸宇, 李辉, 张有为, 张世理, 刘冉
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月3日