[发明专利]一种用于超低温光电输运测试的测试平台

说明书

本发明的一种用于超低温光电输运测试的测试平台属于超低温测量仪器的技术领域，其结构有USB接口(1)、SMA 905接口(2)、黑色有机玻璃片(3)、空心圆杆(4)、导线组(5)、测试台上部分(6)、测试台下部分(7)、石英光纤(8)。本发明具有制作成本低、结构紧凑、适用范围广等特点。

技术领域

本发明属于超低温测量仪器的技术领域，特别涉及一种用于超低温光电输运测试的测试平台。

背景技术

电输运测试是导电材料性质分析的常用手段，通常用4线法对样品进行电阻测试。随着科学研究的发展，单一的电输运测试不能满足材料多方位研究的需求，特别是一些对不同波段光照射较为敏感的导电材料往往需要进行光电输运测试。常温的光电输运测试时样品放在光源可照射范围内进行范德堡4线法测试电阻(见图1)。测试方法为：在待测样品表面引出四个电极，相邻的两条电极连接电流源、另两条电极连接电压表，选定适合的光波照射样品，再通过下面公式计算出待测样品的电阻率。

ρ＝(π/ln2)(V/I)(tk)

其中，ρ＝体积电阻率，单位是Ω·cm；V＝测得的电压，单位是V；I＝源电流，单位是A；t＝样本厚度，单位是cm；k＝校正系数，取决于探针与晶圆直径的比例以及晶圆厚度与探针间距的比例。

范德堡4线光电输运测试方法适用于低温或超低温的光电输运测试或带有外加磁场环境下光电磁输运测试。通常情况下，将待测样品放置可提供超低温和可控磁场的设备中，通过加装的四探针装置进行超低温的光电输运和光磁电输运。

目前常见可用于超低温(最低温度2K)、高磁场(±7特斯拉)的光电输运测试装置如美国量子设计公司生产的综合物性测试系统(以下简称PPMS)、MPM3型超导量子干涉仪(以下简称SQUID-MPM3系统)，这些装置提供超低温和高磁场测试环境，利用专用的选件，进行超低温的光电输运测试。但现有的光电输运选件只能用于PPMS系统，此选件采用4线法对样品进行350nm～1850nm区间不同波段光照下的光电输运测量。其光电输运选件由光源接口、进样口封密器、金属支撑杆与内置光纤、样品测试台、PPMS专用接口组成(见图2)。根据测试的需求选择适合的光源，光波由光源发射器发出，通过光源接口和PPMS的光电输运选件内置的光纤照射到PPMS测试台上的待测样品上，最后通过PPMS专用接口将电压、电流等信号传输给PPMS的主机系统进行数据采集和计算。

但现有的光电输运选件存在以下缺点：1、主要是成本高，从现有用于超低温、强磁场的光电输运测试选件的结构可看出，该选件只能通过专用的接口才能与镶嵌在PPMS样品腔底部的控制器和数据采集器等装置连接，以实现样品与PPMS的通讯和测试工作。这个接口需要与PPMS完全匹配，因此价格非常高。2、该选件的结构仅适用于PPMS系统。PPMS样品腔口径较大，而SQUID-MPM3系统的样品腔直径仅有8.8mm，所以PPMS的光电输运选件无法在SQUID-MPM3系统上使用。可在SQUID-MPM3系统中使用的光电输运装置未见报导。

发明内容

本发明的目的是，为了克服背景技术存在的不足，提供一种可用于美国量子设计公司生产的MPM3型超导量子干涉仪(简称SQUID-MPM3系统)的光电输运测试装置，以解决利用SQUID-MPM3系统的超低温(最低温为2K)、高磁场(最高7特斯拉)体系进行光电输运的测试的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于超低温光电输运测试的测试平台，其结构有USB接口(1)、SMA 905接口2、黑色有机玻璃片3、空心圆杆4、导线组5、测试台上部分6、测试台下部分7、石英光纤8；