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锁相放大器在量子输运测试应用

锁相放大器在量子输运测试应用

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相关产品: MFLIMF-MDMF-DIG

应用说明

      锁相放大器在量子输运测试应用电迁移测量是一种基本的材料表征技术,可深入了解固态材料的散射机理和能带结构。量子力学描述的宏观载流子传输是电子材料特性的最基本概念之一,在低维系统和低温下具有显着的,门可调的效应。

下图显示了门控几何中的典型2端子和4端子测量配置。将电,光或热激励施加到样品,并将其转换为电压(V)或电流(I)信号。这些测量通常在具有显着背景噪声的低频下进行。样品的电阻和电导率是从VI信号得出的,而VI信号是外部参数(例如温度,栅极电压或磁场强度)的函数。

测量方法

锁相放大器在量子输运测试

测量策略的选择取决于样品的阻抗和几何形状。与直流测量相比,使用锁相放大器的交流技术具有更高的灵敏度,信噪比和动态范围以及更快的测量速度,而直流测量也容易出现较大的系统误差。

 

端子测量

      这些测量通常在恒定电压下执行,以量化通过被研究设备的传导。这种测量的一个示例是通过碳纳米管或纳米线的电导率的测量,其中将恒定电压施加到样品,并且将电导率计算为I(测量的)/ V(施加的)。2端子测量易于执行,并且在以下情况下使用:

相对于样品电阻可以忽略接触电阻。

通过光学或其他方式从外部激发样品。

       这些测量是在恒定电流下执行的,设备的电阻计算为一部分样品上的电压降除以电流。

使用恒流源或限流电阻提供恒定电流。在后一种情况下,限流电阻的电阻必须远大于采样电阻(阻抗)。可以在Hall barVan der Paw几何形状中执行4端子测量。与2端子测量相比,它们的设置更为复杂,如果满足以下条件之一,则它们是首选:样品的阻抗很小。有必要从材料性能中排除较大的接触电阻。

 

借助MFLI锁相放大器(通过MF-MD多解调器选件进行升级),单台设备即可完成所有必需的任务:使用限流电阻器测量流经样品的电流以及压降跨样品,并施加直流偏置电压以门控样品(在与门相关的传输情况下)。DCAC激励在外部进行混合,从而跨源-漏电极施加电势。

对于门控结构,通常会根据源漏和背栅电压来重建电导的二维图:这通常很耗时,因为测量是在低频下进行的,低频会显着降低噪声由于长时间常数而导致测量。消除一些主要的噪声源(包括接地环路)并使测量频率远离背景噪声会大大有益于此类测量。

 

选择Zurich Instruments 锁相放大器的优势

l  单个MFLI 500 kHz锁定放大器可让您全面表征样品:借助 MF-MD可现场升级的选件,您可以同时测量DCACIV

l  使用内置的模拟加法器来混合和输出DCAC电压偏置。

l  利用API Sweeper功能,还可以集成多个栅极电压扫描。

l  您可以使用MF-DIG数字化仪选项执行噪声测量:在IV输入端均获取时域和频域信号。

l  电池供电的MFLI可实现低噪声测量,并允许您去除接地环路。

l  测量速度和信噪比能够改善由于集成工具集内置由LabOne提供时域和频域分析®

 

相关刊物

Paravicini-BaglianiGL等。朗道极化状态控制的磁传输。 自然物理学。15186-1902018

瑞士Zurich Instruments 官网资料整理

 

 

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