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凝聚态物理专业实验(2011年)-1/liaoyuan材料的低温物性与测试技术简介:材料的基本物理性质均与温度有关。本实验是一综合性实验,通过该实验使学生了解低温的获得、测量和控温原理,熟悉小型制冷机的运行和低温液体的使用;在此基础上独立完成不同类型材料的直流测量(电阻率与温度的关系),并分析结果,训练解决实际问题的能力。 利用本实验条件,可扩充对材料的热导、比热、热电势以及光学等性质的低温测量。一、电阻测量方案HP34401型台式万用表无热电势开关恒流源 伏特表标准电阻 样品1 样品2 样品3(温度计)恒温块真空室小型制冷机(GM-5型)卷烟纸(保证热接触和电绝缘)1.实验装置及基本测量线路(采用四引线方法):实验装置及基本测量线路图2.实验步骤:(1) 样处理与电极制作:将试样切成长方形的薄条,上、下两面磨平。在每个样品的一面制作四根电极引线,电极的制作可采用真空镀膜(银膜或铝膜)、铟压或银胶(注:这里采用银胶法)。若需要计算样品的电阻率,需记录样品的几何参数。(2) 安装样品:将接有引线的试样的另一面涂上少量低温胶,通过卷烟纸(另一面也涂有少量低温胶)贴到恒温块上。同时可安装三个样品。通过卷烟纸和低温胶可保证试样与恒温块有良好的热接触和电绝缘。然后将电极引线与测量引线一一焊接,并记录好引线的标号。(3) 建立测试线路:熟悉仪器,检查所有接线,包括每一个样品的电流、电压引线,温度计引线等,确认哪些该通,哪些不该通,哪些有阻值等等。(4) 在室温下进行测量,确认整个恒温器系统和测试线路能够正常运行。将恒温室密封,抽真空,再进行一次测量。(5) 降温与升温:启动制冷机,可以在降温过程中观察现象。关掉制冷机开关,温度升高至室温,此过程进行数据测量,并记录下来。电阻数值可直接由台式万用表读出。(6) 实验数据处理:温度数值可由标准电阻阻值确定。由样品电阻和温度数据给出R-T实验曲线。(7) 结果讨论:结合实验结果讨论半导体、金属和合金材料的电阻率与温度的关系有何不同,并说明导致不同的原因(实验报告:每组一份!)。二、样品电极制备1样品清洗(1) 将样品放如入丙酮溶液的玻璃容器内进行超声清洗5分钟;(2) 再将样品放入盛有HF溶液的塑料容器内中浸泡10分钟,取出后用去离子水清洗,烘干后待用。2电极制备(1) 将香少许香蕉水(或丙酮)倒入放有导电银胶的玻璃容器内,使干燥的导电银胶溶解成糊状以待用;(2) 取四根铜丝,每根铜丝两头用小刀或砂纸去掉漆包漆;(3) 用牙签蘸少许导电银胶将铜丝固定在样品上,烘干后样品电极即制备完成。(4) 最后将每根铜丝电极的另一头焊接在相应的金属电极上,用万用表测量电极连接情况。三、问题:(1)给出两种获得低温的方法,并简述它们的原理。(2)低温下对低电势或小电阻的直流测量应注意哪些问题?如何处理?四、调研题目:宽禁带半导体材料的电学性质-电极制备、测量及其应用 (可针对某一种具体材料某一方面进行调研论述,每人一篇!)五、实验时间与
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