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第一章 低温电输运的测量1

第一节 低温电输运测量的必备基础知识1

一、热电势1

二、接触电势2

三、电极的制作方法5

1.导电银胶法5

2.压铟法6

3.镀膜法6

4.点焊法6

四、接触电阻7

五、“地”的问题8

1.“地”的概念和种类8

2.“地”的漏电流9

3.“地”的耦合信号11

六、人体静电冲击的避免13

七、开关电势差导致的电冲击13

八、锁相放大器14

九、低温电输运测量注意事项19

1.样品温度和显示温度不一样的情况19

2.热膨胀系数不一致的情况22

3.接触电阻导致的样品温度不均匀23

4.关于信号噪声的分析和处理24

5.关于假信号的分析和处理25

第二节 电阻的测量27

一、电阻的定义27

二、电阻的测量方法及注意事项29

1.标准四线法29

2.范德堡方法32

3.J.D.Wasscher法35

4.H.C.Montgomery法38

附1.方形样品测量实例41

附2.电极对测量精度的影响42

三、恒压法测量大阻值电阻43

第三节 霍尔信号的测量44

一、霍尔效应及注意事项44

1.成立的条件46

2.霍尔因子修正46

3.两种载流子的情况47

4.载流子偏转方向48

二、霍尔电压测量的干扰项48

1.正常电阻49

2.不等位效应50

3.温差引起的相关效应51

三、霍尔信号测量方法及注意事项52

1.简易快速变温霍尔测量法52

2.定温霍尔测量法54

3.高精度霍尔测量法（五线法测量）54

附：定温霍尔测量温度点的选择56

第四节 I-V特性的测量57

一、直流法测量58

二、交流法测量59

第五节 门电压的使用60

一、门电压的作用61

二、门电压的使用62

三、门电压使用的注意事项64

第六节 通过输运测量得到的几个常用物理学参数65

一、电阻率的计算65

二、迁移率66

1.定义及含义66

2.迁移率的计算68

三、电阻法测量超导转变温度69

1.10%法69

2.转变中间法70

3.二倍测量噪声法70

4.用电阻法定义超导TC注意事项71

第二章 比热的测量及分析73

第一节 比热的物理意义73

一、什么是比热73

二、比热的微观理解75

1.声子系统的比热76

2.电子系统的比热80

3.磁子系统的比热82

4.总比热83

第二节 比热的数据分析及各种性质的特征84

一、声子比热84

二、电子比热86

三、磁子比热87

四、声子比热的拟合88

第三节 反常比热行为分析及各种性质的特征91

一、相变比热91

1.相变的含义91

2.超导相变的比热特征曲线94

3.磁性相变的比热特征曲线97

4.结构相变的比热特征曲线99

二、肖特基比热99

第四节 比热的测量102

一、绝热法102

1.测量原理102

2.测量装置102

3.具体分析及注意事项104

二、热弛豫法106

1.测量原理106

2.测量装置108

3.测量过程109

4.“时间常数”和“样品耦合百分比”110

5.注意事项114

6.个人经验总结118

第三章 磁性的测量及分析119

第一节 原子的磁矩119

一、什么是磁矩119

二、原子磁矩120

三、固有磁矩和有效磁矩123

第二节 磁性的宏观表现123

一、当原子的固有磁矩不为零时123

1.顺磁性124

2.超顺磁态125

3.自旋玻璃态129

4.铁磁性132

5.反铁磁态134

6.亚铁磁134

二、当原子的固有磁矩为零时138

1.原子的轨道抗磁138

2.范·夫莱克顺磁磁化率140

3.自由电子的泡利顺磁140

4.自由电子的朗道抗磁141

5.半导体内部的载流子的磁性141

6.巡游电子142

三、特殊的磁性现象——超导抗磁性142

1.第一类超导体143

2.第二类超导体145

第三节 磁性测量常用的实验方法149

一、测量前必备知识149

1.几个物理量149

2.磁学单位的认识151

3.退磁因子152

二、各种测量手段153

1.零场冷和场冷的降温方式153

2.磁化强度随温度的变化曲线154

3.磁化曲线155

4.磁滞回线156

5.换向磁化曲线156

6.磁化强度随时间的变化曲线156

7.交流磁化率157

第四节 一些参数的获得方法160

一、磁性材料常用参数160

二、有效磁矩163

1.通过拟合高温磁化率得到有效磁矩163

2.通过测量饱和磁化强度得到有效磁矩166

三、居里温度167

1.顺磁居里温度167

2.铁磁居里温度167

四、反铁磁奈尔温度168

五、阻塞温度170

六、弛豫时间171

七、第一类超导体173

1.Tc的测量174

2.Hc的测量174

3.超导含量的测量176

八、第二类超导体176

1.Tc的测量177

2.Hcl的测量179

3.Hc2的测量183

4.超导体积的测量185

附：迈斯纳分数189

九、磁熵及其测量方法189

1.比热测量法190

2.磁化率方法191

第五节 磁性测量方法及原理简介192

一、提拉法192

1.测量原理192

2.测量结构193

3.注意事项194

二、SQUID VSM195

1.SQUID196

2.VSM200

3.SQUID VSM202

三、交流磁化率206

四、霍尔片法209

第六节 几个可供参考的实验案例211

一、剩余磁场导致的现象212

1.超导和铁磁的混淆212

2.奇异曲线的产生213

3.磁滞回线的变形215

附：剩余磁场215

二、漏空气导致的奇异数据218

三、样品翻转导致的错误220

四、铝箔包裹的样品引起的错误221

五、薄膜样品测量的问题222

1.磁场平行膜面223

2.磁场垂直膜面224

六、样品定中心不正确带来的问题224

七、扫场测量带来的问题228

参考文献230

后记233