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一种薄膜表面电导率测试技术，具体涉及一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试装置及方法，是采用电磁场近场测试来精确测定薄膜表面与位置和频率相关的局部电导率。导电薄膜在柔性电子产业领域应用广泛、需求迫切。目前工业界最常用的导电薄膜有氧化铟锡(ito)薄膜、氟掺杂氧化锡(fto)薄膜以及石墨烯等二维材料薄膜，它们的电导率是其应用于屏幕显示、屏幕触控、太阳能电池等产品的关键影响因素之一。大规模生产高质量的电子薄膜，不仅需要在生产时进行精密的流程控制，更需要对不同产品、不同批次进行高效的定量测试。

目前的测试方法包括在同轴、波导等腔体内测试，对导电薄膜形状加工精度要求较高、加工误差度测试结果影响较大。在电磁场与电磁波的前沿研究领域，有大量关于新型二维导电薄膜的理论研究，这些薄膜包括石墨烯、二硫化钼、六方氮化硼等，它们在理论上被广泛用于新型波导、新型天线、新型滤波器等无源器件的设计。目前，这些新型薄膜的生产质量不稳定、生产规模较小，因而更需要在生产和设计中对它们的电导率进行严格地调控，并进行精细地测定。

提供一种基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试装置，是在导电薄膜的一侧设置电磁发射源，其发射电磁波的方向朝向且垂直于导电薄膜；电磁发射源与导电薄膜的间距大于2λ，λ为发射电磁波的波长；在水平的导电薄膜上下两侧分别放置磁场近场探头和电场近场探头，两个探头与导电薄膜保持相同间距，两者的连线垂直于导电薄膜。

本发明中，是以兼具磁场近场探测与电场近场探测功能的探头替代所述磁场近场探头和/或电场近场探头。

北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心），隶属于北京市科学技术研究院，是一所以应用基础研究为主的社会公益性现代分析测试科学研究机构。北京市理化分析测试中心成立于1979年，2021年7月，经市编办批准，更名为北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）简称“分析测试所（理化中心）”。分析测试所现有职工200余人，其中高级职称55人，中级职称73人，博士43人，硕士72人。北京市科技新星3人，北京市优秀人才11人，北科学者1人，北科青年学者2人。拥有总价值2.7亿元的科研仪器设备2000余台（套），其中100万元以上大型仪器设备50台（套），实验室面积共1.2万余平方米。长期以来，分析测试所秉承创新发展理念，以服务社会进步和首都经济发展为宗旨，积极投入国际科技创新中心建设，聚焦食品安全、环境保护、新材料、生物医药、科学普及与传播、国产科学仪器应用示范等重点领域开展分析测试科学研究、技术服务和成果转化工作，具备从宏观到微观、从成分到结构的科研创新和测试服务综合能力。

利用前述装置实现基于电磁场近场提取导电薄膜表面电导率的测试方法，是利用电磁发射源发出的电磁波照射导电薄膜，使其表面产生感应电流，通过磁场近场探头和电场近场探头测量导电薄膜两侧由感应电流形成的水平磁场和水平电场的幅度与相位；最后，利用测量数据计算得到导电薄膜的表面电导率；

该方法具体包括：

(1)利用电磁发射源在2λ距离外向导电薄膜发射电磁波，保证电磁波照射至导电薄膜时等效为平面波；

(2)利用探头分别测出薄膜两侧等距离处水平磁场的幅度与相位、水平电场的幅度与相位；通过传输线理论和边界条件，利用水平磁场的幅度与相位计算得到薄膜的表面电流，利用水平电场的幅度与相位计算得到表面电场；进而通过表面电场和表面电流获得两个探头之间连线与导电薄膜相交点处的表面电导率；

(3)同步改变两个探头的位置，重复步骤(1)和(2)的操作，从而获得导电薄膜不同位置处的表面电导率。

本发明中，在测试工作开始之前，先利用矢量网络分析仪和标准件对两个探头进行校准，以便能够准确测量电场和磁场的相应数据。

将两个探头分别置于导电薄膜上方和下方，各自距离薄膜位置分别为d1和d2；两个探头测试出的水平电场、磁场分别记为(ei、hi)和(eii、hii)；

在垂直于导电薄膜的方向，导电薄膜用一个电阻等效，其阻值为req＝1/σ，req为待测导电薄膜的表面电导率，σ为待测导电薄膜的表面电导率；在导电薄膜两侧，探头与导电薄膜之间的垂直空间用两段空气传输线等效，其传播常数与特征阻抗分别为kz0＝ω/c、zc0＝(μ0/ε0)0.5；式中，ω＝2πf为角频率，f为发射电磁波频率，c为真空中的光速，μ0为真空磁导率，ε0为真空介电常数。

根据abcd矩阵的定义：

上式中，由于电场平行分量处处相等，有ei＝eii；其中，eii、hi、hii为探头实测值，zc0、kz0、d1、d2为已知量；j为虚数单位符号。

通过对以上矩阵进行逆运算，求解得到薄膜表面电导率σ。

本发明中，当探头与导电薄膜的距离小于λ/20时，将所述矩阵进一步化简为

即

根据公式(3)求解得到薄膜表面电导率σ。