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热输运测量系统

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热输运测量系统

测量原理

样品的一端受热后,在纵向或横向(磁场条件下)方向会产生一定的电压。在不同的温区,分别使用Cernox型温度计或E型热电偶对样品两端的温度进行精确地测量,得到相应的温度梯度;使用Keithley2182A电压表测量纵向或横向的电压,结合样品的形状因子,从而可以得到样品的热电输运信号。详细的测量原理和方法参见外文书籍Fundamentals of ThermoelectricityBehnia Kamran, Oxford, 2015

                                          

                          图1 热输运测量原理及装置示意图

测量条件

磁场强度:0-14T

测量温度:2-300K (氦四),300mK-1.5K (氦三)

测量精度:0.2mK

样品形貌:单晶、薄膜

样品尺寸1×0.5×0.3mm3 ~1×0.5×0.3cm3

                                        

                                图2 样品装配实物图  

典型数据

在研究电中性准粒子的实验方法中,热霍尔效应(x方向热流在z方向磁场作用下产生的y方向温差)的测量具有显著优势,且已发展成为探测量子绝缘材料新奇物态的一种重要手段。热霍尔效应可以用来探测例如缺乏电荷和自旋属性的准粒子—声子的行为,研究其在磁场作用下发生横向偏转的起因。3展示了单质材料黑磷(无磁、无离子键、低温电荷载流子可忽略)在磁场为12T条件下的热霍尔电导率。

                                         

            图3 质黑磷中的热霍尔电导率[Nat. Commun. 14(1), 1027 (2023)]

相关文献

1. Phys. Rev. Lett. 124, 105901 (2020), X. K. Li, et al. 

2. Nat. Commun. 14(1), 1027 (2023), X. K. Li, et al

3. Sci. Adv. 6(17), eaaz3522 (2020), L. C. Xu, et al.

联系人

朱增伟(Email: zengwei.zhu#hust.edu.cn#换成@)