概(gài)述(shù)： 凝聚(jù)態(tài)物理學是研(yán)究由大(dà)量(liáng)微(wēi)觀粒(lì)子（原子，分子(zǐ)，離(lí)子，電(diàn)子）組(zǔ)成(chéng)的凝聚態物質(zhì)的微觀結(jié)構，粒子(zǐ)間的(dí)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，運(yùn)動規(guī)律(lǜ)及其(qí)物質性質(zhì)與(yǔ)應(yīng)用(yòng)的科學(xué)，是(shì)當(dāng)代(dài)材(cái)料科學的物理(lǐ)學(xué)基礎。凝聚態物(wù)理學研究(jiū)的(dí)方向主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)：高(gāo)溫(wēn)超(chāo)導及相關(guān)強(qiáng)關聯體(tǐ)係(xì)的基本電子(zǐ)性(xìng)質，低(dī)維自旋和電荷係統(tǒng)，納(nà)米功(gōng)能材料(liào)的基(jī)本(běn)電子性質研究(jiū)，自旋電子學(xué)材(cái)料(liào)基(jī)本性質等，量(liáng)子材料(liào)/超(chāo)導材料(liào)／半(bàn)金屬(shǔ)材料(liào)／異(yì)質結(jié)構材料(liào)／超硬(yìng)等都(dū)是凝聚(jù)態(tài)物理(lǐ)學研(yán)究的(dí)對(duì)象(xiàng)。 綜(zōng)合物性(xìng)測試是(shì)凝聚態物(wù)理(lǐ)學(xué)的主(zhǔ)要測試(shì)，包括(kuò)電(diàn)輸運(yùn)測試如：電(diàn)阻(zǔ)率，微分(fēn)電阻，霍(huò)爾係數(shù)，伏安(ān)特性(xìng)，臨界電流(liú)等(děng)；磁學測試如：交流磁化率(shuài)，磁滯(zhì)回(huí)綫(xiàn) ，磁阻等；熱學(xué)測試如：比熱(rè)，熱磁曲綫，熱電效(xiào)應，塞(sāi)貝克係數(shù)，熱導率(shuài)等(děng)；還(huán)包括(kuò)光學測試，壓(yā)力(lì)測(cè)試(shì)，形貌表征等(děng)。通常綜合(hé)物(wù)性測(cè)試(shì)由(yóu)PPMS完成。 電(diàn)輸(shū)運性(xìng)質(zhì)是物質（或材料）的最(zuì)基本(běn)和(hé)最重要的(dí)物理(lǐ)屬(shǔ)性之一(yī) ，反映了與(yǔ)電(diàn)荷相(xiāng)關(guān)的(dí)基(jī)本物理行為(wéi)，如電(diàn)阻(zǔ)，Hall電阻隨溫度(dù)，磁場，壓力變化(huà)的(dí)規(guī)律(lǜ)，以(yǐ)及(jí)相(xiāng)關的物理效應如(rú)Shubnikov-de Haas量子(zǐ)振蕩，量(liáng)子霍爾效(xiào)應等，是(shì)綜(zōng)合物性中最(zuì)重要的性質之一(yī)。

電(diàn)輸運(yùn)測試麵(miàn)臨的(dí)挑戰：

1.特殊(shū)的(dí)測試條件。一般條件下，被(bèi)測樣品被放(fàng)置(zhì)在低溫（通常(cháng)是(shì)超(chāo)導）及磁場環(huán)境中，其(qí)低溫(wēn)zuidi可達0.1mK, 磁(cí)場(cháng)可(kě)高達16T。在jiduan條(tiáo)件(jiàn)下(xià)，磁場(cháng)可達100T脈衝強磁場(cháng)，壓(yā)力(lì)可達(dá)100GPA。PPMS可(kě)以(yǐ)提(tí)供一般(bān)條(tiáo)件下(xià)的測試環(huán)境，在此(cǐ)環(huán)境下，測試(shì)電纜連(lián)綫(xiàn)需(xū)考慮(lǜ)熱效(xiào)應(yīng)及(jí)對測試(shì)結(jié)果(guǒ)的誤差(chà)因(yīn)素。

2.需要(yào)極(jí)小(xiǎo)或極大(dà)電阻(zǔ)的測(cè)試。在超導(dǎo)條(tiáo)件(jiàn)下(xià)，被(bèi)測樣(yàng)品電阻(zǔ)可能低至nΩ級。而jiduan情況(kuàng)下(xià)，被測樣品電阻(zǔ)可能(néng)高(gāo)達(dá)GΩ級，PPMS內置輸(shū)運測試選件達(dá)不(bù)到要(yào)求。

3.需(xū)要(yào)測(cè)試極小電壓(yā)，電(diàn)流及微分電(diàn)導，此時(shí)信號(hào)往(wǎng)往淹沒在噪(zào)聲中， PPMS內(nèi)置測(cè)試選件往往不能滿足(zú)要求。

應對挑(tiāo)戰：

為應對電輸(shū)運(yùn)測試麵臨的(dí)挑戰，在PPMS的(dí)基礎上(shàng)，必須添加適(shì)合(hé)極低(dī)電(diàn)平測試的(dí)儀(yí)器作(zuò)為(wéi)必要的補(bǔ)充(chōng)，該(gāi)儀器(qì)必(bì)須具(jù)備去除噪聲的(dí)能力(lì)。以(yǐ)鎖相(xiāng)放(fàng)大(dà)器為測試(shì)儀器的AC法(fǎ)和(hé)以622x低(dī)電平電流源(yuán)／2182A納伏(fú)計組合構成的Delta模(mó)式(shì)是(shì)兩種(zhǒng)主要(yào)的應(yīng)對挑戰的方(fāng)法(fǎ) ，兩種方(fāng)法(fǎ)的框(kuàng)圖(tú)如下(xià)：

AC 法框圖

Delta 模式

Delta模(mó)式可以(yǐ)提供準(zhǔn)直(zhí)流(liú)電流(liú)反向技術(shù)的測(cè)量和計(jì)算， 以(yǐ)消(xiāo)除(chú)溫差(chà)電動勢(shì)的影響，每個Delta讀(dú)數都是(shì)根據通道(dào)1的兩(liǎng)個電壓測量結果(guǒ)計算而(ér)來；一個(gè)測量(liáng)電流(liú)源的(dí)正相，一個測量負(fù)相，從(cóng)而使(shǐ)噪聲降低(dī)1000倍。AC法和(hé)Delta模(mó)式法各(gè)有(yǒu)優勢，相輔相(xiāng)成，一般(bān)在電(diàn)輸運測(cè)試(shì)時都配(pèi)置(zhì)。下圖示意(yì)出(chū)兩(liǎng)者應用範(fàn)圍：

從上兩圖(tú)可以(yǐ)看出(chū)，鎖放可在(zài)更高(gāo)頻率應用 ，比如(rú)脈(mài)衝測(cè)試(shì)，但鎖(suǒ)放(fàng)較(jiào)適(shì)合(hé) 100mΩ~1MΩ範圍(wéi)的測試，而Delta模式(shì)可測(cè)試更(gēng)低(dī)電(diàn)平(píng)的(dí)信(xìn)號，也更(gēng)適合低千(qiān)100mΩ及大千1MΩ的(dí)電阻測(cè)試。

電(diàn)輸(shū)運測試方案：除了(liǎo)低(dī)電(diàn)平測試(shì)儀器(qì)，通常電(diàn)輸運測(cè)試還(huán)要配(pèi)置SMU作(zuò)為(wéi)直流激(jī)勵源。 特殊(shū)情況(kuàng)下還需(xū)要AFG作為交流(liú)激(jī)勵源，采集卡或(huò)示(shì)波(bō)器用(yòng)於采集鎖(suǒ)放(fàng)輸出(chū)信(xìn)號。 如果測試(shì)介電常(cháng)數(shù)，還(huán)需配(pèi)置(zhì)靜電計。高頻輸運特性(xìng)的研究(jiū)是電(diàn)輸運(yùn)特性測試(shì)的發(fā)展方向，研究高(gāo)頻輸(shū)運(yùn)特(tè) 性(xìng)時，需配置(zhì)帶寬(kuān)達(dá)GHz的(dí)任意(yì)波(bō)形發生器(qì)。

單一被測(cè)樣(yàng)品測試方案(àn)：

●6221/2182A一(yī)套

●24XX或26XX一(yī)台(tái)

●選配（各(gè)一(yī)台）

○AFG31252

○2002八位半數字(zì)萬用(yòng)表(biǎo)

○6514或(huò)6517或(huò)6430（測試(shì)介電常數(shù)）

多被測(cè)樣(yàng)品同(tóng)時測(cè)試(shì)方案(àn)：多(duō)樣(yàng)品測(cè)試，可以在單(dān)一(yī)樣(yàng)品(pǐn)的(dí)配置(zhì)基礎(chǔ)上加開關陣列輪(lún)回測試，但(dàn)某些(xiē)情況(kuàng)下 ，如比(bǐ)熱和(hé)磁(cí)阻(zǔ)測試時，同(tóng)一(yī)過(guò)程無(wú)法用輪回(huí)方(fāng)式測(cè)試(shì)，此時(shí)需配置多套(tào)SMU及低(dī)電平測試儀器(qì)，套(tào)數與(yǔ)PPMS所提供的(dí)測(cè)試(shì)綫的數量相(xiāng)關。 其原則是(shì)每(měi)四(sì)根(gēn)連(lián)一(yī)套源(yuán)表(biǎo)，每八(bā)根(gēn)綫連(lián)一套6221/2182A。下表給出(chū)某(mǒu)研究院(yuàn)四套PPMS多樣品同(tóng)時測(cè)試的(dí)典型配置。

高(gāo)頻輸(shū)運(yùn)特(tè)性測試(shì)方(fāng)案(àn)：高(gāo)頻(pín)輸運(yùn)特(tè)性測試，在(zài) 一般(bān)輸(shū)運特性配置基(jī)礎上(shàng)，需增配AWG係(xì)列任意(yì)波形(xíng)發生器。 搭(dā)載(zǎi)AWG5200及(jí)AWG70000係列任意(yì)波(bō)形(xíng)發生(shēng)器(qì)。 下表(biǎo)為任意波形(xíng)發生器的主要(yào)參數：

方案優勢：

●0fA~100mA電流輸(shū)出(chū)，1nV電(diàn)壓(yā)測試(shì)靈敏度，高(gāo)達(dá)10nΩ電阻測(cè)量(liáng)靈(líng)敏度

●duyou的TSP LINK連接6221/2182A, 自動完(wán)成Delta模(mó)式測(cè)試(shì)

●Delta模式可(kě)降低噪聲(shēng)1000倍

·●多型號(hào)SMU供(gōng)激勵(lì)源選擇

·●lx的AWG為高頻輸(shū)運特性研(yán)究(jiū)提供(gōng)強(qiáng)力支(zhī)持

·●電輸(shū)運(yùn)測試(shì)領域(yù)普遍(biàn)采(cǎi)用