金属薄膜电阻率的测量 数据处理
实验报告薄膜材料磁电阻效应实验
薄膜材料磁电阻效应实验一、 实验目的1. 了解磁性薄膜材料科学及磁电子学的一些基本概念和基础知识；2. 了解MR 、AMR 、GMR 等相关基本概念；3. 了解和学会利用四探针法测量磁性薄膜磁电阻的鱼原理和方法；4. 分析利用四探针法测量磁电阻可能的实验误差来源。
二、实验原理1. 磁性薄膜的磁电阻效应（MRE ）磁电阻效应MRE 是指物质在磁场的作用下电阻会发生变化的物理现象。
表征磁电阻效应大小的物理量为MR ，其定义为：00100%MR ρρρρρ-∆==⨯ （1） 其中0ρ、ρ分别代表不加磁场和加了磁场以后的电阻率大小。
磁电阻效应按照产生的磁电阻大小以及机理不同可以分为：正常磁电阻效应（OMR ）、各向异性磁电阻效应（AMR ）、巨磁电阻效应（GMR ）和超巨磁电阻效应（CMR ）等。
（1）正常磁电阻效应（OMR ）正常磁电阻效应(OMR)为普遍存在于所有金属中的磁场电阻效应，它由英国物理学家W.Thomson 于1856年发现。
其特点是：a .磁电阻MR >0b .各向异性，但//ρρ⊥> (⊥ρ和//ρ分别表示外加磁场与电流方向垂直及平行时的电阻率) c .当磁场不高时，MR 正比于H 2OMR 来源于磁场对电子的洛伦兹力，该力导致载流体运动发生偏转或产生螺旋运动，因而使电阻升高。
大部分材料的OMR 都比较小。
以铜为例，当H=10-3T 时，铜的OMR 仅为4⨯10-8%。
（2）各向异性磁电阻效应（AMR ）在居里点以下，铁磁金属的电阻率随电流I 与磁化强度M 的相对取向而异，称之为各向异性磁电阻效应。
即⊥ρ≠//ρ。
各向异性磁电阻值通常定义为：0///)(/ρρρρρ⊥-=∆=AMR （2） 低温5K 时，铁、钴的各向异性磁电阻值约为1%，而坡莫合金(Ni 81Fe 19)为15%，室温下坡莫合金的各向异性磁电阻值仍有2~3%。
图1所示为厚度为200 nm 的NiFe 单层薄膜的磁电阻（MR ）变化曲线。
金属薄膜电阻率的测量
5金属薄膜电阻率的测量一．实验目的1.熟悉四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法。
2.了解影响电阻率的测量的各种因素及改进措施。
二．实验仪器RTS-5型双电测四探针测试仪三．实验原理双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式（见图1）将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量，测量过程如下：1. 进行I14V23组合测量：电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+；电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-；计算正反向测量平均值：V23＝(V23+＋V23-)／2；2.进行I13V24组合测量：电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压V24+；电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压V24-；计算正反向测量平均值：V24＝(V24+＋V24-)／2；3. 计算（V23／V24）值；（以上V23、V24均以mV 为单位）4. 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ：若1.18＜（V23／V24）≤1.38 时；K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2； (1)若1.10≤（V23／V24）≤1.18 时；K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2； (2)5. 计算方块电阻R□：Ｒ□＝Ｋ.(V23／Ｉ) (单位：Ω／□)； (3)其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；V23为从２、３针测得电压V23+和V23-的平均值，单位：mV；6. 若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ：ρ＝R□.W.F(W/S)／10 (单位：Ω.cm)； (4)其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□；W为样片厚度，单位：mm（W ≤3mm）；S为探针平均间距，单位：mm；F(W/S) 为厚度修正系数；7. 计算百分变化率（以测试样品电阻率ρ为例）：ρM －ρm最大百分变化（％）＝─────×100％ (5)ρm│ρa －ρc │平均百分变化（％）＝─────────×100％ (6)ρc２（ρM －ρm ）径向不均匀度Ｅ（％）＝──────────×100％ (7)ρM ＋ρm以上式中：ρM 、ρm 分别为测量的电阻率最大值与最小值，单位：Ω.cm；ρc 为第1、2 点（即圆片中心测量点）测量平均值，单位：Ω.cm；ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值，单位：Ω.cm；（若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成ＲM 、Ｒm 、Ｒa 、和Ｒc 。
实验“测定金属电阻率”的方法步骤和技巧
1实验“测定金属电阻率”的方法、步骤和技巧山东省沂源一中（256100）任会常材料的电阻率是材料的一种电学特性。
由电阻定律公式 R =ρL /S 知，电阻率ρ=RS/L 。
因此，要测定金属的电阻率，只须选择这种金属材料制成的导线，用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度L ，用螺旋测微器测出金属导线的直径d ，用“伏安法”测出金属导线的电阻R ，即可求得金属的电阻率ρ。
一、实验方法1、实验器材①金属丝 ②螺旋测微器（千分尺）③刻度尺 ④电流表 ⑤电压表 ⑥学生电源 ⑦滑动变阻器 ⑧单刀开关 ⑨导线若干。
【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300W 电炉丝经细心理直后代用，直径0.4mm 左右，电阻5~10Ω之间为宜，在此前提下，电源若选3V 直流电源，安培表应选0~0.6A 量程，伏特表应选0~3V 档，滑动变阻器选0~20Ω。
2．实验方法（1）金属丝横截面积的测定：在金属丝上选择没有形变的点，用螺旋测微器在不同的方位上测金属丝的直径三次。
【点拨】测金属丝的直径时，每测一次转45°，如果金属丝上有漆，则要用火烧去漆，轻轻抹去灰后再测量。
切忌把金属丝放在高温炉中长时间的烧，也不要用小刀刮漆，以避免丝径变小或不均匀）。
求出该点的金属丝直径d ，在不同的点再测出金属丝的直径，求得金属丝直径的平均值后，计算出金属丝的横截面积。
（2）用刻度尺测出金属丝的长度。
（3）金属丝电阻的测定：按图1连接电路。
金属丝R 一定从它的端点接入电路。
滑动变阻器R 0先调至阻值最大的位置，闭合开关，根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置，适当调节变阻器的阻值大小，使电流表和电压表指针在刻度盘的1/3－2/3的区间。
改变电压几次，读出几组U 、I 值，由欧姆定律R ＝U /I 算出金属丝的电阻R ，再由公式ρ=RS/L 求得金属的电阻率。
二、实验步骤1．用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D ，求出其横截面积S =πD 2/4.2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。
四探针法测量电阻率
四探针法测量电阻率
实验数据及处理
1.硅片
每次调整电流至6.28mA,测得的即为电阻率（抵消了公式中的修系数2），选取5个点，改变电流方向得到的数据为
10.54 10.58 10.70 10.61 10.56
-10.45 -10.44 -10.48 -10.53 -10.55
平均电阻率为ρ=10.54Ω·cm
误差为Δρ=0.23Ω·cm
2.ITO透明玻璃
每次调整电流至4.53mA,测得读数即为电阻率（抵消了公式中修正系数/ln2）,选取5个点，每次改变电流方向测得的数据为
2.265 2.4915 1.7667 2.0385 1.5885
-2.355 -2.5821 -1.8573 -2.0838 -1.6761
平均电阻率为ρ=2.07Ω·cm
误差为Δρ=0.35Ω·cm
注意事项
1、Si片和ITO玻璃很脆，请同学们小心轻放；当探针快与Si片接触时，用力要很小，以免损坏探针及硅片。
2、要选择合适的电流量程开关，否则窗口无读数。
3、计算机按键要轻，以免损坏。
4、在测量过程中，由于附近其它仪器电源的开头可能会把计算机锁住而无法工作，此时应重新开机，即恢复正常。
5、每次测量应等所有数值稳定后方可按“测量”进行下一次测量。
附原始实验数据。
cose2电阻率
COSE2电阻率1. 什么是电阻率？电阻率是描述物质导电性能的一个物理量，通常用符号ρ表示，单位为Ω·m。
它反映了单位长度、单位截面积的导体在单位温度下所产生的电阻。
2. COSE2材料介绍COSE2（Cobalt Diselenide）是一种二维过渡金属硒化物材料，具有优异的电子输运性能和光学特性。
它由一层层由金属硒化物原子组成的薄片堆叠而成。
COSE2材料具有较高的载流子迁移率和较低的缺陷密度，这使得它在电子器件和光学器件领域具有广泛应用潜力。
其中，对于研究和开发新型纳米尺度器件来说，了解COSE2材料的电阻率是十分重要的。
3. COSE2电阻率测量方法3.1 四探针法四探针法是一种常用于测量材料电阻率的方法。
该方法使用四个探针接触待测材料，其中两个探针用于注入电流，另外两个探针用于测量电压。
通过测量电流和电压的关系，可以计算出材料的电阻率。
3.2 Hall效应法Hall效应法是另一种常用于测量材料电阻率的方法。
该方法利用外加磁场对待测材料中载流子的影响，通过测量在磁场作用下产生的Hall电压和注入电流，可以计算出材料的电阻率。
4. COSE2电阻率研究进展近年来，关于COSE2材料的电阻率研究取得了一些重要进展。
以下是其中几个值得关注的研究成果：4.1 COSE2薄膜的电阻率一项研究通过利用四探针法测量了COSE2薄膜的电阻率。
实验结果显示，COSE2薄膜在室温下具有较低的电阻率，约为10^-3 Ω·m。
同时，随着温度升高，COSE2薄膜的电阻率呈现出递增趋势。
4.2 COSE2单晶体的电阻率另一项研究使用Hall效应法测量了COSE2单晶体的电阻率。
实验结果表明，COSE2单晶体在低温下具有较高的电阻率，约为10^3 Ω·m。
随着温度升高，COSE2单晶体的电阻率逐渐降低。
4.3 COSE2纳米线的电阻率还有一项研究探索了COSE2纳米线的电阻率特性。
实验结果显示，COSE2纳米线具有较低的电阻率，约为10^-4 Ω·m。
金属薄膜的电阻率温度系数
金属薄膜的电阻率温度系数
范平
【期刊名称】《深圳大学学报：理工版》
【年(卷),期】2000(017)004
【摘要】利用同时考虑表面散射和晶界散射的金属薄膜电导理论，得到金属薄膜的电阻率温度系数与厚度的关系式。
金属Cu膜、Ag膜和Au膜的电阻率温度系数随膜厚变化的实验结果表明，计算曲线与实验结果符合较好，弥补了F－S理论在较薄厚度时与实验结果不相符的缺陷。
分析得出，薄膜厚度较薄时马希森定律仍成立。
【总页数】8页(P33-40)
【作者】范平
【作者单位】深圳大学理学院，深圳518060
【正文语种】中文
【中图分类】O484.42
【相关文献】
1.高校物理教学实验中“四探针测量金属薄膜电阻率”的引入 [J], 穆夏梅
2.把"四探针测量金属薄膜电阻率"引入普通物理实验 [J], 邱宏;吴平;王凤平;潘礼庆;黄筱玲;田跃
3.金属薄膜电阻率测量中界面势垒对电压的影响 [J], 张真
4.硅的电阻率温度系数～电阻率关系几种拟合方法的比较 [J], 孙以材;宫云梅;王静;程东升;张效玮
5.金属薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应力的关系 [J], 唐武;邓龙江;徐可为;Jian LU
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测量金属导体电阻率的常见实验方法
测量金属导体电阻率的常见实验方法导体的电阻率是描述其导电性能的一个重要指标，也是电导材料中的物理常量之一。
在工业生产和实验室研究中，对金属导体的电阻率进行准确测量是非常关键的，因为它直接影响到导线材料的选用、电路的设计以及电子元件的工作性能。
为了测量金属导体的电阻率，人们发展了许多实验方法，这些方法主要分为直流和交流两种。
对于不同的应用场景和实验目的，选择合适的方法是非常重要的。
直流电阻率测量方法是最常见和最简单的一种方法。
在这种方法中，实验通常采用电流源、电压源和电阻计组成的电路。
首先，通过电流源给导体施加一个稳定的电流；然后，通过电阻计测量导体上的电压。
根据欧姆定律，电流和电压之间的比值就是导体的电阻值。
进一步，通过导体的几何尺寸，可以计算出其电阻率。
这种方法适用于绝大部分金属导体，测量结果准确可靠。
但是，由于导体本身的特性以及仪器的限制，仅用这种方法测量导体的电阻率，往往不能满足一些高精度要求。
为了解决上述问题，科学家们发展出了交流电阻率测量方法。
交流电阻率测量方法相比于直流方法更加精确和灵敏。
这种方法利用交流信号在导体中的传播特性，通过测量导体上的电流相位和幅值，来计算其电阻和电感值。
为了保证测量结果的准确性，需要采用频率可调的电源和精密的相量表。
此外，在测量之前，还需要对导体进行特殊处理，例如通过涂覆绝缘层，减小表面效应的干扰。
交流电阻率测量方法适用于多种导体，特别是对于导体内部存在微观结构的材料，更加精确和可靠。
除了直流和交流电阻率测量方法，还有一些其他比较特殊的实验方法。
例如，四探针法是一种常用的方法，特别适用于薄膜和微细导体的电阻率测量。
通过在导体表面均匀放置四个探头，并通过电流源和电压计进行测量，可以获得较准确的电阻率值。
相比于传统的二探针法，四探针法能够减小接触电阻和表面效应的干扰，提高测量精度。
此外，还有一些新兴的实验方法正在被广泛研究和应用。
例如，热膨胀法利用导体的导电性和热膨胀性质，测量导体在不同温度下的尺寸变化，进而计算出电阻率。
探讨金属薄膜厚度对其电阻率的影响
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。