[发明专利]极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法及系统

说明书

技术领域

本发明新型涉及一种物理性能测试方法及系统，尤其涉及一种极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法及系统。

背景技术

在众多材料机理、特种电子器件研究中，通常需要测量样品或器件在极低温、强磁场条件下的交流阻抗特性进而确定其材料性质或性能。一般的交流阻抗特性测量设备，因其提供的温度和磁场精度不够以及变化范围过窄，不能满足现代材料和器件的基础研究需求；而专业的测量设备价格昂贵且功能单一。

美国Quantum Design公司的综合物性测量系统(Physics Property Measurement System，PPMS)提供了一个完美控制低温和强磁场平台，集成全自动的电学、磁学、热学、光电、形貌等各种物性测量手段；目前，其已经成为实验数据可靠性的标志，被广泛应用于物理、化学及材料科学的众多研究领域，遍布几乎所有世界一流相关实验室。在“综合物性测量系统(PPMS)简易产品说明手册，美国Quantum Design公司”中报道，PPMS本身具有绝大多数常规物性测量功能，但是其拓展功能选件中不具备交流阻抗特性测量功能，如在不同交流频率下对样品的电感(L)、电容(C)、电阻(R)、阻抗(Z)、电抗(X)、导纳(Y)、电导(G)、电纳(B)、损耗(D)、品质因素(Q)、相位角(θ)等参数进行测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法，能够在极低温和强磁场条件下测量样品或器件交流阻抗特性。

本发明的又一目的是针对现有技术的缺陷，提供一种极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的系统，能够在极低温和强磁场条件下测量样品或器件交流阻抗特性。

为实现本发明的目的，本发明采用下述技术方案：

一种极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法，其特征在于操作步骤为：

a.综合物性测量系统为测试提供所需的极低温和强磁场条件，以及调节样品或器件与磁场夹角方向；待测样品或器件用双面胶及夹具固定于样品托或旋转杆上，样品托或旋转杆置于液氦杜瓦样品腔内；

b.通过循环设置LCR仪表测量参数实现扫描测量功能。目前有些LCR仪表还不具备扫描测量功能，或扫描的点数有限；数据采集分析系统通过GPIB命令循环修改交流测量信号的频率、幅度和直流偏压参数，实现交流阻抗特性扫描测量功能；

c.在样品温度和磁场值达到预设值后，利用LCR仪表测量样品或器件的交流阻抗特性；

d.消除误差：在不加样品情况下，分别测量LCR表与样品托间电缆开路和短路时对应的各种交流频率阻抗；然后在加样品情况下，通过扣除掉这个背底阻抗来得到较精确的结果。

所述极端条件的极低温度温度范围为2-380K，强磁场范围为0-9T。

一种极端条件下测量材料或电子器件的交流阻抗特性的系统，包括一个综合物性测量系统(PPMS)、一个LCR表和一个微机终端，其特征在于：所述综合物性测量系统、LCR仪表通过GPIB接口总线与微机终端相连，该微机终端包含一个数据采集分析系统。

所述测量样品或器件交流阻抗特性的系统中，综合物性测量系统、LCR仪表通过GPIB接口总线与微机终端相连，微机终端包含一个数据采集分析系统。通过综合物性测量系统控制软件MultiVu对整个测量任务编写脚本程序。MultiVu通过GPIB总线将脚本程序写入综合物性测量系统控件模块M6000内存，M6000控制液氦杜瓦样品腔的温度和磁场和样品方位以及发送命令Advise Number控制交流阻抗特性测量。

数据采集分析系统包括一个软件程序，所述程序用以采集包括温度和磁场在内的样品测量环境参数，控制交流阻抗特性测量，并且能够实时显示各种数据和绘图，实现数据存盘功能。具体而言，所述软件程序名称为LCR with PPMS，所述程序通过综合物性测量系统SCPI(可编程仪器标准命令集)命令访问综合物性测量系统控制模块M6000获取样品腔内温度和磁场等数据，并接受M6000发送的命令Advise Number，控制LCR仪表测量交流阻抗特性。所述程序具备实时数据监视、绘图和存盘功能。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.适用范围广，可以大范围变温和变磁场测量材料样品或电子器件交流阻抗特性，可调节样品或器件与磁场夹角测量样品或器件各向异性。

2.通过软件方法实现LCR表扫描测量功能，没有描扫点数限制，参数设置灵活。