凝聚態(tài)物理學是研究由大量微觀粒子(原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態(tài)物質的微觀結構、粒子間的相互作用、運動規(guī)律及其物質性質與應用的科學，是當代材料科學的物理學基礎。

凝聚態(tài)物理學研究的方向主要有：高溫超導及相關強關聯(lián)體系的基本電子性質、低維自旋和電荷系統(tǒng)、納米功能材料的基本電子性質研究、自旋電子學材料基本性質等，量子材料/超導材料/半金屬材料/異質結構材料/超硬等都是凝聚態(tài)物理學研究的對象。

綜合物性測試是凝聚態(tài)物理學的主要測試，包括電輸運測試如：電阻率、微分電阻、霍爾系數(shù)、伏安特性、臨界電流等;

電輸運性質是物質(或材料)的最基本和最重要的物理屬性之一反映了與電荷相關的基本物理行為，如電阻、Hall電阻隨溫度、磁場、壓力變化的規(guī)律，以及相關的物理效應如Shubnikov-de Haas量子振蕩、量子霍爾效應等，是綜合物性中最重要的性質之一。

電輸運測試面臨的挑戰(zhàn)

特殊的測試條件。一般條件下，被測樣品被放置在低溫(通常是超導)及磁場環(huán)境中，其低溫最低可達0.1mK,磁場可高達16T。在極端條件下，磁場可達100T脈沖強磁場，壓力可達100GPA°PPMS可以提供一般條件下的測試環(huán)境，在此環(huán)境下，測試電纜連線需考慮熱效應及對測試結果的誤差因素。

需要極小或極大電阻的測試。在超導條件下，被測樣品電阻可能低至GΩ級。而極端情況下，被測樣品電阻可能高達GΩ級，PPMS內置輸運測試選件達不到要求。

需要測試極小電壓、電流及微分電導，此時信號往往淹沒在噪聲中, PPMS內置測試選件往往不能滿足要求。

應對策略

為應對電輸運測試面臨的挑戰(zhàn)，在PPMS的基礎 上，必須添加高精度適合極低電平測試的儀器作 為必要的補充，該儀器必須具備去除噪聲的能力。以鎖相放大器為測試儀器的AC法和以泰克 (吉時利)622x低電平電流源/2182A納伏計組合構成的Delta模式是兩種主要的應對挑戰(zhàn)的方法， 兩種方法的框圖如下：

AC法框圖

Delta模式

Delta模式可以提供準直流電流反向技術的測量和計算，以消除溫差電動勢的影響，每個Delta讀數(shù)都是根據(jù)通道1的兩個電壓測量結果計算而來;一個測量電流源的正相，一個測量負相，從而使噪聲降低1000倍。

AC法和Delta模式法各有優(yōu)勢，相輔相成，一般在電輸運測試時都配置。下圖示意出兩者應用范圍：

從上兩圖可以看出，鎖放可在更高頻率應用，比如脈沖測試，但鎖放 較適合100mΩ~1MΩ范圍的測試，而Delta模式可測試更低電平的信號，也更適合低于100Ω及大于1MΩ的電阻測試。

泰克電輸運測試方案

6221/2182A 一套

24XX 或 26XX —臺

選配(各一臺)

AFG31252

2002八位半數(shù)字 萬用表

6514或6517或6430(測試介電常數(shù))

多被測樣品同時測試方案

多樣品測試，可以在單一樣品的配置基礎上加開關陣列輪回測試，但 某些情況下，如比熱和磁阻測試時，同一過程無法用輪回方式測試，此時需配置多套SMU及低電平測試儀器，套數(shù)與PPMS鎖提供的測試 線的數(shù)量相關。其原則是每四根連一套源表，每八根線連一套 6221/2182A。下表給出某研究院四套PPMS多樣品同時測試的典型配置。

高頻輸運特性測試方案

高頻輸運特性測試，在一般輸運特性配置基礎上，需增配AWG系列任意波形發(fā)生器。泰克提供AWG5200及AWG70000系列任意波形發(fā)生器。下表為泰克任意波形發(fā)生器的主要參數(shù)：

方案優(yōu)勢

00fA~100mA電流輸出，1nV電壓測試靈敏度，高達10Ω。電阻測量靈敏度;

泰克獨有的TSP LINK連接6221/2182A,自動完成Delta模式測試

Delta模式可降低噪聲1000倍

多型號高精度SMU供激勵源選擇

領先的AWG為高頻輸運特性研究提供強力 支持

電輸運測試領域普遍采用

安泰測試作為泰克吉時利長期合作伙伴，專業(yè)提供設備選型和測試方案，且為西安多家企業(yè)和院校及研究院提供吉時利源表現(xiàn)場演示，并獲得客戶的高度認可，如果您想了解更多測試應用方案，歡迎訪問安泰測試網(wǎng)。

審核編輯：湯梓紅