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霍尔效应测量/测试系统

ET9000系列电输运测量系统


      ET9000系列电输运性质测试系统(霍尔效应系统)是集霍尔效应、磁阻、I-V特性等测试于一体的全自动化测试系统。系统全面地考虑了仪表配置、电路接线(包括室温和低温的接线)等用户经常忽略的问题,选取了美国Keithley的电测量仪表,磁场根据用户需要采用电磁铁或无液氦超导磁体, 配备灵巧的测量样品杆,加上全自动化的专用测试软件,能让用户快速方便地进行样品测试,并获得准确可靠的数据。 此外、系统还有多种低温选件,并可以根据用户现有的仪表和对软件的特殊要求进行特殊改造, 是广大科研工作者对样品进行电输运性质研究的有力工具。   

磁场组成部分

    EM3电磁铁+ P5型高稳定性双极电磁铁电源,高斯计

    EM5电磁铁+7050型高稳定性双极电磁铁电源,高斯计及水冷系统

    EM7电磁铁+9060型高稳定性双极电磁铁电源,高斯计及水冷系统

    EM10电磁铁+65135型高稳定性双极电磁铁电源,高斯计及水冷系统

    超导磁体系统:英国Cryogenic公司5T~18T无液氦超导磁体系统, 水冷系统

 

   基本功能:

    可以进行霍尔效应、I-V特性(电阻率)及磁电阻(MR)的测量;

    可得出参数:方块电阻、电阻率、霍尔系数、霍尔迁移率、载流子浓度和导电类型;

    可以绘制以上参数随温度或磁场的变化曲线以及

     I-V特性——不同磁场和不同温度下的I-V特性曲线;

    R-H特性——固定温度,电阻随着磁场变化的特性曲线;

    R-T特性——固定磁场,电阻随着温度变化的特性曲线

     

 

主要特点

 

 

电阻率、霍尔系数及霍尔迁移率测试遵从美国材料与试验协会ASTM-F76标准;

电阻测量范围宽:100nΩ(低电阻选件)~ 100GΩ(高阻系统);

使用插入式样品卡,样品安装方便,同时提供四探针卡,免去制作电极的麻烦;

标准系统一次可以同时测量2个样品,增加选件可同时测量4个样品;

测量和计算过程由软件自动执行,3分钟即可得到一个霍尔效应数据;

提供长时间高稳定性的磁场,24小时稳定性<±0.5G,并且磁场能够平滑过零;

电磁铁电源内置高斯计,磁场从0到1kG只需20S即可控制在0.1G以内;

选择温度选件,可以进行不同温度下的霍尔效应和电阻的测量。

 

 

 规格和参数

       标准系统

型号 ET9003 ET9005 ET9007
物理学参数 迁移率 1 ~ 1 × 105 cm2/vs
载流子浓度 6 × 1012 ~ 6 × 1021 cm-3
霍尔系数 ±1 × 10-3 ~ ±1 × 106 cm3/C
电阻率 5 × 10-7 ~ 5 × 102 Ω·cm
电学参数 电阻 10mΩ ~ 10MΩ
电流源 ±50pA~±1A(±1.05A@±21V, ±105mA@±210V)
电压源 ±5μV~±200V(±21V@±1.05A, ±210V@±105mA)
电流测量 ±10pA~±1.05A(10pA为最小分辨率)
电压测量 ±0.1μV~±200V(0.1μV为最小分辨率)
磁场环境 室温磁场 1T@10mm间距 2.4T@10mm间距 2.6T@10mm间距
变温磁场 0.44T@液氮恒温器
0.26T@闭循环恒温器
1.7T@液氮恒温器
1.1T@闭循环恒温器
2.0T@液氮恒温器
1.5T@闭循环恒温器
温度(选件) 单点液氮盒 77K
液氮恒温器 80K~325K(标准型),80~500K(高温型)
闭循环恒温器 4K~325K(4K型),10K~325K(10K型)
高温炉 325K~1000K
其他 样品最大尺寸 10mm*10mm*3mm 30mm*30mm*3mm 50mm*50mm*3mm
样品数量 2个(增加选件可扩展到4个)
占地面积 2m*1.5m 5m*2m 5m*2m
注释:假定样品厚度100纳米,磁场大小10000高斯,修正系数为1。以上规格参数,电阻测试精度为2%,电阻率、霍尔系数、载流子浓度和迁移率的测试精度为5%。

       高灵敏度系统
 
型号 ET9003-HS ET9005-HS ET9007-HS
物理学参数 迁移率 1 ~ 1 × 106 cm2/vs
载流子浓度 6 × 1012 ~ 6 × 1023 cm-3
霍尔系数 ±1 × 10-5 ~±1 × 106 cm3/C
电阻率 5 × 10-9 ~ 5 × 102 Ω·cm
电学参数 电阻 0.1mΩ ~ 10MΩ
低电阻选件 100nΩ ~ 10MΩ
电流源 ±50pA~±1A(±1.05A@±21V, ±105mA@±210V)
电压源 ±5μV~±200V(±21V@±1.05A, ±210V@±105mA)
电流测量 ±10pA~±1.05A(10pA为最小分辨率)
电压测量 ±1nV~±100V(1nV为最小分辨率)
磁场环境 室温磁场 1T@10mm间距 2.4T@10mm间距 2.6T@10mm间距
变温磁场 0.44T@液氮恒温器
0.26T@闭循环恒温器
1.7T@液氮恒温器
1.1T@闭循环恒温器
2.0T@液氮恒温器
1.5T@闭循环恒温器
温度(选件) 单点液氮盒 77K
液氮恒温器 80K~325K(标准型),80~500K(高温型)
闭循环恒温器 4K~325K(4K型),10K~325K(10K型)
高温炉 325K~1000K
其他 样品最大尺寸 10mm*10mm*3mm 30mm*30mm*3mm 50mm*50mm*3mm
样品数量 1个
占地面积 2m*1.5m 5m*2m 5m*2m
 注释:假定样品厚度100纳米,磁场大小10000高斯,修正系数为1。以上规格参数,电阻测试精度为2%,电阻率、霍尔系数、载流子浓度和迁移率的测试精度为5%。

        高阻系统
 
型号 ET9103-HS ET9105-HS ET9107-HS
物理学参数 迁移率 1 ~ 1 × 106 cm2/vs
载流子浓度 6 × 108 ~ 6 × 1023 cm-3
霍尔系数 ±1 × 10-5 ~±1 × 1010 cm3/C
电阻率 5 × 10-9 ~ 5 × 106 Ω·cm
电学参数 电阻 0.1mΩ ~ 100GΩ
低电阻选件 100nΩ ~ 10MΩ
电流源 ±0.1pA ~ ±0.1A
电压源
电流测量 ±10fA~±21mA(10fA为最小分辨率)
电压测量 ±1nV~±100V(1nV为最小分辨率)
磁场环境 室温磁场 1T@10mm间距 2.4T@10mm间距 2.6T@10mm间距
变温磁场 0.44T@液氮恒温器
0.26T@闭循环恒温器
1.7T@液氮恒温器
1.1T@闭循环恒温器
2.0T@液氮恒温器
1.5T@闭循环恒温器
温度(选件) 单点液氮盒 77K
液氮恒温器 80K~325K(标准型),80~500K(高温型)
闭循环恒温器 4K~325K(4K型),10K~325K(10K型)
高温炉 325K~1000K
其他 样品最大尺寸 10mm*10mm*3mm 30mm*30mm*3mm 50mm*50mm*3mm
样品数量 1个
占地面积 2m*1.5m 5m*2m 5m*2m
 注释:假定样品厚度100纳米,磁场大小10000高斯,修正系数为1。以上规格参数,电阻测试精度为2%,电阻率、霍尔系数、载流子浓度和迁移率的测试精度为5%。
 

 

 

 

软件
  • 2006年以来一直稳定运行且不断升级;
  • 支持32bit和64bit 的Windows 系统;
  • 内建数据库,能找回测试过的所有数据;
  • 模块化设计,功能扩展方便;
  • 与硬件无缝对接,支持12个厂家的50种仪器。






无液氦超导磁场低温平台


    英国Cryogenic公司生产的CFMS系列带VIT变温腔体的无液氦超导磁体,同时实现了强磁场和极低温,极大地方便了物理测试平台的搭建。平台工作时不需要消耗液氦,运行成本低。设计独特的空气锁装置,能在极低温时拔出样品杆以更换样品,提高了测试的效率。东方晨景的电输运,完美支持Cryogenic公司的无液氦超导磁场低温平台,使电输运的测试领域得到了进一步的扩展。
 

样品腔内径 25mm/30mm/50mm
磁场范围 5T~18T
温度范围 1.6K~400K

 

温度选件
材料在不同温度下的电输运性质正在被广泛研究。东方晨景提供四种温度环境。


液氮盒:样品可以直接泡在液氮里(77K)进行电输运测试。


液氮恒温器:如果需要详细研究材料的变温性质(80K~500K),可以选择液氮恒温器。液氮恒温器15分钟即可降至80K,结构轻巧,使用方便,同时有高温型可选择。


闭循环恒温器:如果需要详细研究材料的变温性质(4K~325K),可以选择闭循环恒温器。采用日本住友公司的压缩机和冷头,最低温度可达4K,不同的样品台和真空罩适用于不同的测试环境,如电学、光学或两者兼顾。


高温炉:东方晨景还自主研发用于电输运系统里的高温炉(325K~1000K),辐射加热受热均匀,内有四根可单独调整的探针,接触牢靠。通常用于高温霍尔效应的研究。
 

光学选件
在电输运测量中,有些材料在不同波长的光下能得出不同的参数。这就需要在磁场或低温环境下引入光。


含光路的极柱和极头:在电磁铁的极头上开一个孔作为光路,使样品垂直于磁场时,光也能垂直照射在样品上。


遮光盒:室温下,如果样品对自然光敏感,建议选择遮光盒选件。低温下,恒温器的真空罩本身拥有遮光的作用。

其他选件


旋转:室温下,标配的样品杆可以手动旋转。如果要精确测试磁阻材料的各向异性,可选择电动旋转样品杆。低温下,可以使温度选件固定,旋转电磁铁,实现旋转磁场的环境。


真空泵:恒温器一般需要在真空环境下获得高低温,真空泵是必须的。东方晨景提供干泵、机械泵和分子泵组等一系列产品,满足电输运系统里各种低温选件的需求。


循环水冷机组:用于磁场平台和低温平台的设备冷却。


 

 

 






 

 

 

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