近期，QD中國科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心全新引進(jìn)Lake Shore公司推出的M81多通道高精度低噪聲綜合電學(xué)測量儀，該設(shè)備可以與無液氦綜合物性測量系統(tǒng)-PPMS®DynaCool™無縫連接，是一款功能全面，簡單易用且可高度模塊定制化的電學(xué)測量儀表。

M81可以提供多種不同的電學(xué)測量解決方案，包括可輸出直流至最高100kHz的交流，甚至交流直流混合的電壓及電流源模塊以及對應(yīng)的電流和電壓測量模塊匹配。使用交流信號(hào)時(shí)，多個(gè)模塊采用內(nèi)部參考信號(hào)同步，可以實(shí)現(xiàn)最多6個(gè)通道同時(shí)實(shí)時(shí)鎖相。通過配置不同的電壓、電流源表，可以輕松實(shí)現(xiàn)從最基礎(chǔ)的四引線小電阻測量，到伏安特性、霍爾效應(yīng)、自旋SOT材料、FET功率器件等的測量，滿足多種不同的測量使用需求。

M81多通道高精度低噪聲綜合電學(xué)測量儀

M81使用Lake Shore公司專門研制的MeasureLINK測量軟件，能夠?qū)81的控制和測量實(shí)現(xiàn)全程零編程的簡便操作。例如多通道間信號(hào)同步、測量初始化條件、測量流程化控制，以及測量進(jìn)度的實(shí)時(shí)顯示和記錄等等。

MeasureLINK測量控制軟件

MeasureLINK軟件亦可輕松與其他多種低溫或磁體系統(tǒng)聯(lián)用，并集成了針對這些設(shè)備的控制功能，例如Lake Shore的低溫恒溫器、電磁體、甚至可以實(shí)現(xiàn)和PPMS DynaCool無縫銜接。與DynaCool聯(lián)用時(shí)，MeasureLINK可實(shí)現(xiàn)對PPMS的系統(tǒng)狀態(tài)的變溫變場控制以及實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控。從而實(shí)現(xiàn)即點(diǎn)即用的PPMS 平臺(tái)M81電學(xué)解決方案。

M81配合各種不同低溫系統(tǒng)方案

M81配合PPMS DynaCool的電學(xué)解決方案

MeasureReady™ M81-SSM系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，并利用MeasureSync™自主研發(fā)信號(hào)同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)源模塊和測量模塊的所有通道最高100kHz的信號(hào)實(shí)時(shí)同步。利用MeasureSync™技術(shù)，M81系統(tǒng)可以在同一時(shí)間對所有通道進(jìn)行采樣，確保在相同條件下對被測器件或樣本進(jìn)行測試，獲得一致性的數(shù)據(jù)。

M81采用主機(jī)與模塊的搭配方案

M81主機(jī)是M81 SSM系統(tǒng)的核心。根據(jù)訂購的型號(hào)，儀器支持 2、4 或 6 個(gè)通道，分別包括 1、2 或 3 個(gè)信號(hào)源和 1、2 或 3 個(gè)測量單元。每臺(tái) M81 儀器可管理 1 至 3 個(gè)信號(hào)源通道和 1 至 3 個(gè)測量通道，以便在單個(gè)測試序列中測試多個(gè)被測器件或樣品，而不會(huì)因線路復(fù)雜化和信號(hào)切換造成信號(hào)劣化。此外還可以將多臺(tái)儀器組合起來，進(jìn)一步提高信號(hào)源和測量通道的能力，而不會(huì)降低模擬性能，同時(shí)利用 MeasureSync™ 對系統(tǒng)內(nèi)所有信號(hào)通道進(jìn)行定時(shí)同步。

M81主機(jī)

該主機(jī)以 MeasureReady™ 儀器平臺(tái)為基礎(chǔ)，采用圖形化觸摸屏界面進(jìn)行編程控制和監(jiān)測。其符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的前面板具有 TiltView™ 顯示屏，無論是在工作臺(tái)上還是安裝在機(jī)架上，都能獲得最佳的可視性。它還支持標(biāo)準(zhǔn) LAN、USB 和 GPIB 通信。

M81-SSM采用主機(jī)和模塊搭配使用的方案，一個(gè)主機(jī)可以同時(shí)擴(kuò)展至多3個(gè)源表模塊以及至多3個(gè)測量模塊，每個(gè)模塊均可以適配直流以及最高100kHz的測量范圍。具體有以下模塊可供選擇：

1.  VM-10 電壓測量模塊

該模塊提供分辨率從低納伏到 10 V 的直流至 100 kHz 電壓測量，包括振幅、相位和諧波檢測功能。專有的無縫量程技術(shù)允許在增減量程時(shí)進(jìn)行連續(xù)測量。

VM-10 電壓測量模塊

2.  CM-10電流測量模塊

該模塊可在直流至 100 kHz 范圍內(nèi)，以接近零的輸入偏移電壓測量 fA 至 100 mA 的電流，包括幅值、相位和諧波檢測功能。該模塊還具有可配置的硬件和軟件濾波功能。

CM-10電流測量模塊

3. BCS-10電流源模塊

該模塊提供 1 pA 至 100 mA 的可編程電流，最大符合 ±10 V 的直流輸出至 100 kHz 正弦輸出。BCS-10 源自 Lake Shore 的 372 型交流電阻電橋，采用差分或平衡設(shè)計(jì)，有助于減少或消除低溫恒溫器和其他研究設(shè)備中經(jīng)常遇到的接地回路。它擴(kuò)展了 372 型平衡源的功能，增加了可變頻率和振幅編程能力，在保持出色噪聲性能的同時(shí)，提高了靈活性。

BCS-10電流源模塊

4. VS-10電壓源模塊

該模塊可提供 ±1 nV 至 ±10 V 的可編程電壓，最大符合 100 mA 的直流至 100 kHz 正弦輸出。VS-10 適用于柵極偏置、電壓掃描 I-V 曲線剖析，以及需要高穩(wěn)定電壓并結(jié)合電流、電阻/電感和其他材料或電子器件測量的應(yīng)用。

VS-10電壓源模塊

不同的模塊搭配也為不同應(yīng)用場景提供了不同的解決方案，常見的測量搭配有：

二維材料，納米線，有機(jī)半導(dǎo)體 VS module + CM module, primarily I-V特性曲線，4引線法 M81優(yōu)勢：低電壓源噪聲，低電流測量噪聲
金屬-絕緣體相變，二維材料，超導(dǎo)材料 BCS module + VM module 交流電阻，表面電阻，交流霍爾 M81優(yōu)勢：交流電流霍爾：電阻和霍爾電壓的同步測量； 在不同頻率的超低溫恒溫器中同時(shí)測量多達(dá)三個(gè)器件
光電二極管和光電晶體管 CM module + occasionally VS module M81優(yōu)勢：可編程偏置電壓源
自旋輸運(yùn) DC/AC: BCS module + VM module M81優(yōu)勢：同步測量電阻、霍爾電壓和諧波霍爾電壓
MIS結(jié)、約瑟夫森結(jié)、晶體管中的缺陷表征 VS module + CM module M81優(yōu)勢：雙 DAC 交流和直流電源
熱電材料、一維材料 AC, BCS module + VM module M81優(yōu)勢：相位相關(guān)電流源，同步諧波檢測

綜合以上這些測量方案， M81-SSM 的強(qiáng)大功能不言而喻，能夠?yàn)閺V大科研工作者提供表征多種測試結(jié)構(gòu)（包括納米結(jié)構(gòu)、單層和多層原子結(jié)構(gòu)、MEM、量子結(jié)構(gòu)、有機(jī)半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料）的超卓解決方案。

為了便于廣大客戶全面了解和親身體驗(yàn)M81多通道高精度低噪聲綜合電學(xué)測量儀，Quantum Design中國公司引進(jìn)了該設(shè)備樣機(jī)，目前該設(shè)備已安裝于公司樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室并調(diào)試完畢。即日起，我們歡迎對該設(shè)備感興趣的老師和同學(xué)來訪，我們在Quantum Design中國樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室恭候大家的到來。

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