输运测量
应用说明
电输运测量是一种基本的材料表征技术，有助于我们深入了解固态材料的散射机制和能带结构。正如量子力学所描述的，宏观载流子输运是电子材料属性中的最基本概念之一，在低维系统和低温条件下具有显著的门可调效应。
下图显示了在门控几何结构中的典型 2 端子和 4 端子测量配置。对样本施加电、光或热激励，并将其转换为电压 (V) 或电流 (I) 信号。这些测量通常在具有显著背景噪声的低频条件下进行。样本的电阻和电导是根据电压和电流信号推导出的，而这些信号会随着温度、栅极电压或磁场强度等外部参数的变化而变化。
测量策略
测量方案的选择取决于样本的阻抗和几何结构。与容易出现较大系统误差的直流测量相比，使用锁相放大器的交流技术具有更高的灵敏度、信噪比和动态范围，测量速度也更快。
2 端子测量
这类测量通常在恒定电压下进行，用于量化被测器件的传导性。以测量通过碳纳米管或纳米线的电导为例，向样本施加恒定电压，电导的计算为电流（测量值）除以电压（施加值）。2 端子测量操作简单，可用于以下场景：
- 接触电阻与样本电阻相比可以忽略不计。
- 通过光学或其他方法对样本进行外部激励。
4 端子测量
这类测量是在恒定电流下进行的，被测器件的电阻计算方法是用样本某部分上的电压降除以电流。
恒定电流可以使用恒定电流源或限流电阻器来提供；如果选择后一种方法，则限流电阻器的电阻需要远大于样本电阻（阻抗）。
4 端子测量可以在霍尔条或范德堡几何结构中进行。与 2 端子测量相比，4 端子测量的设置更为复杂。但如果是以下情况之一，则首选 4 端子测量方法：
- 样本的阻抗较小。
- 必须从材料属性中排除较大的接触电阻。
使用 MFLI 锁相放大器（具有 MF-MD 多解调器升级选件），只需一台设备即可完成所有要求的任务：测量通过样本的电流（当使用限流电阻器时）和样本上的电压降，以及向样本施加直流偏置电压以对样本进行门控（在进行门控相关的输运测量时）。直流和交流激励信号在外部混合，以便在源漏极之间施加电势。
对于门控结构，常见的做法是建立一个二维图，展示电导与源漏电压和背栅电压的函数关系。然而，这个过程通常很耗时，这是因为测量是在低频条件下进行的，所以噪声会很显著，进而锁相解调时间常数需要很大，最终减慢测量速度。消除一些主要噪声源（包括接地环路）并将 测量频率调整到远离背景噪声的区间，对此类测量有很大帮助。
Product Highlights
选择苏黎世仪器的优势
- 只需一台 MFLI 500 kHz 锁相放大器，即可对样本进行全面表征：结合使用可现场升级的 MF-MD 选件，则能够同时测量直流和交流条件下的电流和电压。
- 利用内置的模拟加法器，可以混合并输出直流和交流电压偏置。
- 借助 API & Sweeper（参数扫描仪）功能，还可以集成多个门控电压扫描。
- 可使用 MF-DIG 数字转换器选件进行噪声测量：在时域和频域内查看输入电流和电压信号。
- 由电池供电的 MFLI 支持低噪声测量，并能消除接地环路。
- 借助 LabOne® 提供的集成软件包进行内置时域和频域分析，可以提高测量速度和信噪比。
