低溫物性及測量：一個實驗技術人員的理解和經(jīng)驗總結

目錄
前言
致謝
第一章低溫電輸運的測量 1
第一節(jié)低溫電輸運測量的必備基礎知識 1
一、熱電勢 1
二、接觸電勢 2
三、電極的制作方法 5
1.導電銀膠法 5
2.壓銦法 6
3.鍍膜& 6
4.點焊法 6
四、接觸電阻 7
五、“地”的問題 8
1.“地”的概念和種類 8
2.“地”的漏電流 9
3.“地”的耦合信號 11
六、人體靜電沖擊的避免 13
七、開關電勢差導致的電沖擊 13
八、鎖相放大器 14
九、低溫電輸運測量注意事項 19
1.樣品溫度和顯示溫度不一樣的情況 19
2.熱膨脹系數(shù)不一致的情況 22
3.接觸電阻導致的樣品溫度不均勻 23
4.關于信號噪聲的分析和處理 24
5.關于假信號的分析和處理 25
第二節(jié)電阻的測量 27
一、電阻的定義 27
二、電阻的測量方法及注意事項 29
1.標準四線法 29
2.范德堡方法 32
3.J. D. Wasscher 法 35
4.H. C. Montgomery 法 38
附1.方形樣品測量實例 41
附2.電極對測量精度的影響 42
三、恒壓法測量大阻值電阻 43
第三節(jié)霍爾信號的測量 44
一、霍爾效應及注意事項 44
1.成立的條件 46
2.霍爾因子修正 46
3.兩種載流子的情況 47
4.載流子偏轉方向 48
二、霍爾電壓測量的干擾項 48
1.正常電阻 49
2.不等位效應 50
3.溫差引起的相關效應 51
三、霍爾信號測量方法及注意事項 52
1.簡易快速變溫霍爾測量法 52
2.定溫霍爾測量法 54
3.高精度霍爾測量法（五線法測量） 54
附：定溫霍爾測量溫度點的選擇 56
第四節(jié)特性的測量 57
一、直流法測量 58
二、交流法測量 59
第五節(jié)門電壓的使用 60
一、門電壓的作用 61
二、門電壓的使用 62
三、門電壓使用的注意事項 64
第六節(jié)通過輸運測量得到的幾個常用物理學參數(shù) 65
一、電阻率的計算 65
二、遷移率 66
1.定義及含義 66
2.遷移率的計算 68
三、電阻法測量超導轉變溫度 69
1.10%法 69
2.轉變中間法 70
3.二倍測量噪聲法 70
4.用電阻法定義超導Tc注意事項 71
第二章比熱的測量及分析 73
第一節(jié)比熱的物理意義 73
一、什么是比熱 73
二、比熱的微觀理解 75
1.聲子系統(tǒng)的比熱 76
2.電子系統(tǒng)的比熱 80
3.磁子系統(tǒng)的比熱 82
4.總比熱 83
第二節(jié)比熱的數(shù)據(jù)分析及各種性質的特征 84
一、聲子比熱 84
二、電子比熱 86
三、磁子比熱 87
四、聲子比熱的擬合 88
第三節(jié)反常比熱行為分析及各種性質的特征 91
一、相變比熱 91
1.相變的含義 91
2.超導相變的比熱特征曲線 94
3.磁性相變的比熱特征曲線 97
4.結構相變的比熱特征曲線 99
二、肖特基比熱 99
第四節(jié)比熱的測量 102
一、絕熱法 102
1.測量原理 102
2.測量裝置 102
3.具體分析及注意事項 104
二、熱弛豫法 106
1.測量原理 106
2.測量裝置 108
3.測量過程 109
4.“時間常數(shù)”和“樣品耦合百分比” 110
5.注意事項 114
6.個人經(jīng)驗總結 118
第三章磁性的測量及分析 119
第一節(jié)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
第二節(jié)磁性的宏觀表現(xiàn) 123
一、當原子的固有磁矩不為零時 123
1.順磁性 124
2.超順磁態(tài) 125
3.自旋玻璃態(tài) 129
4.鐵磁性 132
5.反欽磁態(tài) 134
6.亞鐵磁 134
二、當原子的固有磁矩為零時 138
1.原子的軌道抗磁 138
2.范.夫萊克順磁磁化率 140
3.自由電子的泡利順磁 140
4.自由電子的朗道抗磁 141
5.半導體內部的載流子的磁性 141
6.巡游電子 142
三、特殊的磁性現(xiàn)象——超導抗磁性 142
1.第一類超導體 143
2.第二類超導體 145
第三節(jié)磁性測量常用的實驗方法 149
一、測量前必備知識 149
1.幾個物理量 149
2.磁學單位的認識 151
3.退磁因子 152
二、各種測量手段 153
1.零場冷和場冷的降溫方式 153
2.磁化強度隨溫度的變化曲線 154
3.磁化曲線 155
4.磁滯回線 156
5.換向磁化曲線 156
6.磁化強度隨時間的變化曲線 156
7.交流磁化率 157
第四節(jié)一些參數(shù)的獲得方法 160
一、磁性材料常用參數(shù) 160
二、有效磁矩 163
1.通過擬合高溫磁化率得到有效磁矩 163
2.通過測量飽和磁化強度得到有效磁矩 166
三、居里溫度 167
1.順磁居里溫度 167
2.鐵磁居里溫度 167
四、反鐵磁奈爾溫度 168
五、阻塞溫度 170
六、弛豫時間 171
七、第一類超導體 173
1.Tc的測量 174
2.Hc的測量 174
3.超導含量的測量 176
八、第二類超導體 176
1.Tc的測量 177
2.Hc1的測量 179
3. Hc2的測量 183
4.超導體積的測量 185
附：邁斯納分數(shù) 189
九、磁熵及其測量方法 189
1.比熱測量法 190
2.磁化率方法 191
第五節(jié)磁性測量方法及原理簡介 192
一、提拉法 192
1.測量原理 192
2.測量結構 193
3.注意事項 194
二、SQUID VSM 195
1.SQUID 196
2.VSM 200
3.SQUID VSM 202
三、交流磁化率 206
四、霍爾片法 209
第六節(jié)幾個可供參考的實驗案例 211
一、剩余磁場導致的現(xiàn)象 212
1.超導和鐵磁的混淆 212
2.奇異曲線的產(chǎn)生 213
3.磁滯回線的變形 215
附：剩余磁場 215
二、漏空氣導致的奇異數(shù)據(jù) 218
三、樣品翻轉導致的錯誤 220
四、鋁箱包裹的樣品引起的錯誤 221
五、薄膜樣品測量的問題 222
1.磁場平行膜面 223
2.磁場垂直膜面 224
六、樣品定中心不正確帶來的問題 224
七、掃場測量帶來的問題 228
參考文獻 230
后記 233