[發明專利]一種用于超低溫光電輸運測試的測試平臺

有效

• 申請號: 201810075662.3
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108089057B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 徐娓;陳巖;杜佳
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R31/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

本發明的一種用于超低溫光電輸運測試的測試平臺屬于超低溫測量儀器的技術領域，其結構有USB接口(1)、SMA 905接口(2)、黑色有機玻璃片(3)、空心圓桿(4)、導線組(5)、測試臺上部分(6)、測試臺下部分(7)、石英光纖(8)。本發明具有制作成本低、結構緊湊、適用范圍廣等特點。

技術領域

本發明屬于超低溫測量儀器的技術領域，特別涉及一種用于超低溫光電輸運測試的測試平臺。

背景技術

電輸運測試是導電材料性質分析的常用手段，通常用4線法對樣品進行電阻測試。隨著科學研究的發展，單一的電輸運測試不能滿足材料多方位研究的需求，特別是一些對不同波段光照射較為敏感的導電材料往往需要進行光電輸運測試。常溫的光電輸運測試時樣品放在光源可照射范圍內進行范德堡4線法測試電阻(見圖1)。測試方法為：在待測樣品表面引出四個電極，相鄰的兩條電極連接電流源、另兩條電極連接電壓表，選定適合的光波照射樣品，再通過下面公式計算出待測樣品的電阻率。

ρ＝(π/ln2)(V/I)(tk)

其中，ρ＝體積電阻率，單位是Ω·cm；V＝測得的電壓，單位是V；I＝源電流，單位是A；t＝樣本厚度，單位是cm；k＝校正系數，取決于探針與晶圓直徑的比例以及晶圓厚度與探針間距的比例。

范德堡4線光電輸運測試方法適用于低溫或超低溫的光電輸運測試或帶有外加磁場環境下光電磁輸運測試。通常情況下，將待測樣品放置可提供超低溫和可控磁場的設備中，通過加裝的四探針裝置進行超低溫的光電輸運和光磁電輸運。

目前常見可用于超低溫(最低溫度2K)、高磁場(±7特斯拉)的光電輸運測試裝置如美國量子設計公司生產的綜合物性測試系統(以下簡稱PPMS)、MPM3型超導量子干涉儀(以下簡稱SQUID-MPM3系統)，這些裝置提供超低溫和高磁場測試環境，利用專用的選件，進行超低溫的光電輸運測試。但現有的光電輸運選件只能用于PPMS系統，此選件采用4線法對樣品進行350nm～1850nm區間不同波段光照下的光電輸運測量。其光電輸運選件由光源接口、進樣口封密器、金屬支撐桿與內置光纖、樣品測試臺、PPMS專用接口組成(見圖2)。根據測試的需求選擇適合的光源，光波由光源發射器發出，通過光源接口和PPMS的光電輸運選件內置的光纖照射到PPMS測試臺上的待測樣品上，最后通過PPMS專用接口將電壓、電流等信號傳輸給PPMS的主機系統進行數據采集和計算。

但現有的光電輸運選件存在以下缺點：1、主要是成本高，從現有用于超低溫、強磁場的光電輸運測試選件的結構可看出，該選件只能通過專用的接口才能與鑲嵌在PPMS樣品腔底部的控制器和數據采集器等裝置連接，以實現樣品與PPMS的通訊和測試工作。這個接口需要與PPMS完全匹配，因此價格非常高。2、該選件的結構僅適用于PPMS系統。PPMS樣品腔口徑較大，而SQUID-MPM3系統的樣品腔直徑僅有8.8mm，所以PPMS的光電輸運選件無法在SQUID-MPM3系統上使用?？稍赟QUID-MPM3系統中使用的光電輸運裝置未見報導。

發明內容

本發明的目的是，為了克服背景技術存在的不足，提供一種可用于美國量子設計公司生產的MPM3型超導量子干涉儀(簡稱SQUID-MPM3系統)的光電輸運測試裝置，以解決利用SQUID-MPM3系統的超低溫(最低溫為2K)、高磁場(最高7特斯拉)體系進行光電輸運的測試的問題。

本發明的技術方案如下：

一種用于超低溫光電輸運測試的測試平臺，其結構有USB接口(1)、SMA 905接口2、黑色有機玻璃片3、空心圓桿4、導線組5、測試臺上部分6、測試臺下部分7、石英光纖8；