Phép đo điện trở trong luận án được sử dụng bằng phương pháp bốn mũi dò. Sơ đồ khối của phương pháp này được bố trí như trên hình 2.5, trong đó hai mũi dò 1 và 4 dùng để cung cấp dòng ổn định chạy qua mẫu, hai mũi dò 2 và 3 để đo hiệu điện thế tại hai điểm trên mẫu, từ đó xác định được điện trở của mẫu cần đo.
Hình 2.5: Sơ đồ khối của phép đo bốn mũi dò
Nguyên lý của phép đo: Điện trở của mẫu được xác định bằng cách so sánh
hiệu điện thế giữa hai điểm của mẫu với hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở chuẩn.
Sơ đồ chi tiết của hệ đo: Được mô tả trên hình 2.6. Bốn mũi dò có cấu trúc
đặc biệt, được mạ vàng, đặt thẳng hàng trên bề mặt mẫu. Nguồn dòng từ ắc quy qua điện trở chuẩn RF rồi chạy qua các mũi dò 1 và 4. Tín hiệu thế lấy ra từ hai đầu 2 và 3 được đưa vào kênh 102 của Keithley. Tín hiệu thế chuẩn được đưa vào kênh 101 của Keithley. Một cặp nhiệt điện được gắn vào mẫu để xác định nhiệt độ của mẫu thông qua hiệu điện thế giữa hai đầu cặp nhiệt điện. Thông thường điểm chuẩn của cặp nhiệt được lấy là nhiệt độ sôi của Nitơ lỏng (77K).
36
Hình 2.6: Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò
Mẫu đo được gắn vào đế mẫu và được đặt vào một buồng chân không. Toàn bộ mẫu được nhúng trong Nitơ lỏng để hạ nhiệt độ. Một lò điện trở được cuốn trên đế mẫu để nâng nhiệt độ mẫu khi đo theo chiều tăng nhiệt độ. Phép đo điện trở phụ thuộc nhiệt độ được thực hiện ở các giá trị từ trường là 0 T và 4 T. Tín hiệu từ cặp nhiệt điện và hiệu điện thế lối ra được đưa vào chương trình đo của máy tính để xử lý và cho đồ thị R(T).
Điện trở của mẫu được tính theo công thức:
R = 23
F
V
V . RF (2.2)
Trong đó R, RF tương ứng là điện trở của mẫu và điện trở chuẩn.
V23, VF tương ứng là hiệu điện thế giữa hai điểm 2 và 3 và hiệu điện thế trên hai đầu điện trở chuẩn.
Ưu điểm của phương pháp này là loại trừ được điện trở ở chỗ tiếp xúc. Sử dụng điện trở chuẩn RF có thể cho phép đo được các mẫu có điện trở rất lớn.
37
Mục đích của phép đo là xác định điện trở của mẫu thay đổi theo từ trường ở những nhiệt độ xác định.
Đo từ trở khi nhiệt độ mẫu không thay đổi:
Tỷ số từ trở của mẫu được xác định:
( ) ons ( 0) ( ) 100% ( 0) T c t R H R H CMR H R H (2.3)
Trong đó, CMR là tỷ số từ trở của mẫu, R(H=0) là điện trở của mẫu xác định khi không có từ trường và R(H) là điện trở khi có từ trường H. Phép đo này cho biết dạng cụ thể của đường cong từ trở theo từ trường tại nhiệt độ khảo sát.
Đo từ trở khi nhiệt độ thay đổi:
Phép đo này xác định sự thay đổi giá trị điện trở của mẫu theo nhiệt độ tại một từ trường xác định. Điện trở của mẫu là một hàm của nhiệt độ R=R(T)H=const.
Tỷ số từ trở của mẫu được xác định:
( ) ons ( , 0) ( , ) 100% ( , 0) H c t R T H R T H CMR T R T H (2.4)
Trong đó, CMR là tỷ số từ trở của mẫu, các giá trị R(T, H=0) là các điện trở phụ thuộc nhiệt độ R(T) khi không có từ trường và các giá trị R(T, H) là các điện trở phụ thuộc nhiệt độ R(T) khi có từ trường cố định H. Phép đo này cho biết dạng cụ thể của đường cong từ trở theo từ trường tại nhiệt độ khảo sát. Phép đo này cho biết vùng nhiệt độ mà mẫu có từ trở lớn nhất và nhiệt độ mà từ trở của mẫu lớn nhất.
38
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN