泰克电输运/物性表征/量子材料/超导材料测试方案

凝聚态物理学是研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学，是当代材料科学的物理学基础。

凝聚态物理学研究的方向主要有：高温超导及相关强关联体系的基本电子性质、低维自旋和电荷系统、纳米功能材料的基本电子性质研究、自旋电子学材料基本性质等，量子材料/超导材料/半金属材料/异质结构材料/超硬等都是凝聚态物理学研究的对象。

综合物性测试是凝聚态物理学的主要测试，包括电输运测试如：电阻率、微分电阻、霍尔系数、伏安特性、临界电流等；

电输运性质是物质(或材料)的Z基本和Z重要的物理属性之一反映了与电荷相关的基本物理行为，如电阻、Hall电阻随温度、磁场、压力变化的规律，以及相关的物理效应如Shubnikov-de Haas量子振荡、量子霍尔效应等，是综合物性中Z重要的性质之一。

凝聚态物理学是研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学，是当代材料科学的物理学基础。

凝聚态物理学研究的方向主要有：高温超导及相关强关联体系的基本电子性质、低维自旋和电荷系统、纳米功能材料的基本电子性质研究、自旋电子学材料基本性质等，量子材料/超导材料/半金属材料/异质结构材料/超硬等都是凝聚态物理学研究的对象。

综合物性测试是凝聚态物理学的主要测试，包括电输运测试如：电阻率、微分电阻、霍尔系数、伏安特性、临界电流等；

电输运性质是物质(或材料)的Z基本和Z重要的物理属性之一反映了与电荷相关的基本物理行为，如电阻、Hall电阻随温度、磁场、压力变化的规律，以及相关的物理效应如Shubnikov-de Haas量子振荡、量子霍尔效应等，是综合物性中Z重要的性质之一。

电输运测试面临的挑战

1. 特殊的测试条件。一般条件下，被测样品被放置在低温（通常是超导）及磁场环境中，其低温Z低可达0.1mK,磁场可高达16T。在极端条件下，磁场可达100T脉冲强磁场，压力可达100GPA°PPMS可以提供一般条件下的测试环境，在此环境下，测试电缆连线需考虑热效应及对测试结果的误差因素。

2. 需要极小或极大电阻的测试。在超导条件下，被测样品电阻可能低至GΩ级。而极端情况下，被测样品电阻可能高达GΩ级，PPMS内置输运测试选件达不到要求。

3. 需要测试极小电压、电流及微分电导，此时信号往往淹没在噪声中, PPMS内置测试选件往往不能满足要求。

应对策略

为应对电输运测试面临的挑战，在PPMS的基础 上，必须添加高精度适合极低电平测试的仪器作 为必要的补充，该仪器必须具备去除噪声的能力。以锁相放大器为测试仪器的AC法和以泰克 （吉时利）622x低电平电流源/2182A纳伏计组合构成的Delta模式是两种主要的应对挑战的方法， 两种方法的框图如下：

AC法框图

Delta模式

Delta模式可以提供准直流电流反向技术的测量和计算，以消除温差电动势的影响，每个Delta读数都是根据通道1的两个电压测量结果计算而来；一个测量电流源的正相，一个测量负相，从而使噪声降低1000倍。

AC法和Delta模式法各有优势，相辅相成，一般在电输运测试时都配置。下图示意出两者应用范围：

从上两图可以看出，锁放可在更高频率应用，比如脉冲测试，但锁放 较适合100mΩ~1MΩ范围的测试，而Delta模式可测试更低电平的信号，也更适合低于100Ω及大于1MΩ的电阻测试。

泰克电输运测试方案

• 6221/2182A 一套

• 24XX 或 26XX —台

• 选配（各一台）

• AFG31252

• 2002八位半数字 万用表

• 6514或6517或6430（测试介电常数）

多被测样品同时测试方案

多样品测试，可以在单一样品的配置基础上加开关阵列轮回测试，但 某些情况下，如比热和磁阻测试时，同一过程无法用轮回方式测试，此时需配置多套SMU及低电平测试仪器，套数与PPMS锁提供的测试 线的数量相关。其原则是每四根连一套源表，每八根线连一套 6221/2182A。下表给出某研究院四套PPMS多样品同时测试的典型配置。

高频输运特性测试方案

高频输运特性测试，在一般输运特性配置基础上，需增配AWG系列任意波形发生器。泰克提供AWG5200及AWG70000系列任意波形发生器。下表为泰克任意波形发生器的主要参数：

方案优势

• 00fA~100mA电流输出，1nV电压测试灵敏度，高达10Ω。电阻测量灵敏度；

• 泰克独有的TSP LINK连接6221/2182A,自动完成Delta模式测试

• Delta模式可降低噪声1000倍

• 多型号高精度SMU供激励源选择

• 领先的AWG为高频输运特性研究提供强力 支持

• 电输运测试领域普遍采用

安泰测试作为泰克吉时利长期合作伙伴，专业提供设备选型和测试方案，且为西安多家企业和院校及研究院提供吉时利源表现场演示，并获得客户的高度认可，如果您想了解更多测试应用方案，欢迎访问安泰测试网www.agitek.com.cn