材料的低温物性与测试技术-简介及要求.doc

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 1.实验装置及基本测量线路（采用四引线方法）： 2.实验步骤: 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。 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。 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。 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。 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。 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。 结果讨论：结合实验结果讨论半导体（硅片）、金属（铜丝）和合金材料（铁铬铝合金）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 将样品（半导体硅片）放如入丙酮溶液的玻璃容器内进行超声清洗5分钟； 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 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； 取四根铜丝，每根铜丝两头用小刀或砂纸去掉漆包漆； 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。 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？ （ 注：实验报告（85分）：每组交一份即可！实验报告中请注明两位同学自己的分工情况。） 四、调研题目：（15分） 纳米光电子器件的发展现况（包括单分子光电子器件）---纳米材料的制备、纳米器件的设计与制备、光电性质的测量及其应用 (可针对某一种具体材料某一方面进行调研论述，每人一篇！） 1.基本格式：调研报告基本格式包括题目、前言、主要内容、总结和参考 文献四个部分； 2.字数要求：2000字以上； 3.抄袭者按零分处理； 4.调研报告与实验报告一起，于实验结束后两个周之内上交。 五、实验时间与地点 实验时间为：预约时间 实验地点：物理楼510房间 六、实验及调研报告请于实验结束后两个周之内交到物理楼303或421房间！ 凝聚态物理专业实验 (GM-5型) 小型制冷机 真空室 恒温块 标准电阻 样品1 样品2 样品3 (温度计) 恒流源 伏特表 无热电势开关 HP34401型台式万用表 实验装置及基本测量线路图 卷烟纸 （保证热接触和电绝缘）