产品详细介绍霍尔效应测量系统 测试霍尔效应、磁阻、I-V等特性的全自动化测试系统。选取了美国Keithley的电测量仪表，磁场根据用户需要采用电磁铁和无液氦超导磁体，配备灵巧的测量样品杆，加上全自动化的专用测试软件，能让用户快速方便地进行样品测试，并获得准确可靠的数据。 ET9000电输运系统基本配置组成：一、测量仪表部分    标准系统： 美国Keithley公司的2400电流表、2700万用表、7709矩阵卡以及接口适配器和GPIB电缆等。    高阻系统：美国Keithley公司的6220电流表、 2182A 纳伏表、6485皮安计、 6514静电计、7001开关盒、7152矩阵卡以及相应的连接电缆、接口适配器和GPIB电缆等。二、磁场组成部分    电磁铁系统：    Mini电磁铁+ HP1型高稳定性双极电磁铁电源，高斯计    EM5电磁铁+7050型高稳定性双极电磁铁电源，高斯计及水冷系统    EM7电磁铁+9060型高稳定性双极电磁铁电源，高斯计及水冷系统    EM10电磁铁+65135型高稳定性双极电磁铁电源，高斯计及水冷系统    超导磁体系统：英国Cryogenic公司5T～18T无液氦超导磁体系统， 水冷系统三、系统辅助部分    测试总成：包括样品杆及支架总成、 样品盒模块、样品卡和连接测试电缆等；    仪表安装柜、高性能电脑和液晶显示器；    东方晨景电输运性质测量专用软件；    安装和操作使用手册等。

产品详细介绍根据大量的研究揭示：参加材料导电过程的不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。然而，学生对空穴导电的理解往往比较空泛，因此，我们应物理教学委员会的要求，设计了变温霍尔效应测试系统，供各院校物理系、材料系、电子学系等相关科系开展高年级学生实验。本仪器系统经多次改进，充分考虑了性价比和学生实验的安全性要求，极为适宜实验教学。该仪器系统还是教育部两次实行贷款国际招标的中标产品。其具有如下特点：    ◆  选用高灵敏度的标准样品。其霍尔电压较高，用4位半的微伏 表即可完成测量。因此大大降低了测量系统的造价；    ◆  可换向永磁体是专门为本实验研制的，其造价低、使用安全、磁极换向直观方便；    ◆  测量系统集中到一台仪器上，操作简单，接线方便；    ◆  自带一个N型耐低温霍尔片，其在室温附近已经标定，可以用来测磁场。在全温区可与P型样品对照霍尔电压方 向及大小的变化。    ◆  可用于中低阻样品的科学研究。本仪器系统在学生实验中涉及较为丰富的教学实验内容    变温霍尔效应实验已列入近代物理实验的低温、固体物理实验中。我公司生产的这套设备适用温区广，所选标准样品在低温下是典型的P型半导体，在室温下又是典型的N型半导体，其待测量的霍尔电压信号强，但对磁场强度的要求并不高，使用简便，性价比高，受到各近代物理实验室欢迎。在做学生实验方面有如下特点：     ▲ 学生可以打开恒温器尾部，观察一个实际实验样品是如何安装和焊接引线的，为将来从事科研工作打下一定基础     ▲ 了解低温恒温器的结构和如何减少固体漏热、辐射漏热、气体分子运动漏热     ▲ 实验前要对恒温器夹层抽真空，实践如何使用真空泵产生与测量真空     ▲ 应用已标定的霍尔片，测量可换向永磁体的中心磁场或其它磁场     ▲ 学习加注液氮，掌握低温流体的特性、使用安全注意事项和低温实验的基本技能     ▲ 了解温度的测量和低温温度的控制     ▲ 实测两种载流子的霍尔电压，验证P型导电到N 型导电的转变    同时，本仪器可扩展用于科研。即，焊脱恒温器内随机样品的引线，换上用户样品，即可用于科学研究。二、霍尔效应系统适用范围    本仪器可用于霍尔效应、载流子类型、载流子类型转变的演示和学生实验。也可焊脱恒温器内随机样品的引线，换上用户的样品，用于科学研究；例如研究变温磁阻、超导、电阻温度特性、变温光电、变温磁光（需另购带光学窗口的尾套）等。具有用途广、造价低、使用方便的特点。三、霍尔效应系统组成    本仪器系统由可换向永磁磁铁、CVM－200霍尔效应仪、连接电缆、SV－12变温恒温器、控温仪、和装在恒温器内冷指上的霍耳探头、标准样品组成。为本仪器系统专门研制的CVM－200霍尔效应仪将恒流源，四位半微伏表及霍耳测量复杂的切换继电器——开关组装成一体，大大减化了实验的连线与操作。CVM－200表还可单独做恒流源、微伏表使用。四、霍尔效应系统主要技术指标    此处只列出系统的主要技术指标。    ▲ 磁    场：  大于3500高斯    ▲ 样品电流：2纳安~200毫安    ▲ 测量电压：2微伏~19.999毫伏    ▲ 控温精度：可达±0.2℃/30分钟（与实验技巧有关）    ▲ 最小分辨率：0.01℃/K    ▲ 变温范围：80K--320K    ▲ 恒温器液氮容量：200毫升    ▲ 静态液氮保持时间：4~-6小时（与预抽真空有关）     说明：本系统各部件均有独立的使用说明和详细的技术指标，请参阅。 

超高的迁移率、超低载流子浓度，以及单个费米口袋特性是整个实验成功的关键所在。他们研究了多种高品质的ZrTe5晶体，该材料在2014年被中科院物理所翁红明、戴希和方忠等人预测可能具有非平庸的拓扑性。在低温和小磁场条件下，通过量子振荡输运测量和分析手段，可以重构出一个非常清晰的闭合费米面拓扑结构。这种封闭的三维费米面可以与准二维体系明确分开，在量子极限

要实现三维量子霍尔效应，就需要达到所谓的极端量子极限条件（Extreme Quantum Limit）。这个实验条件要求异常苛刻，如果选用常用的金属铜块作为研究对象，要施加超过3000特斯拉的磁场才能进入极端量子极限态，而这是当前的实验条件无法提供的。因此，三维量子霍尔效应方向的研究一度处于几乎停顿的状态。 为了满足这项苛刻的条件，张立源团队巧妙地选用了高品质的五碲化锆（ZrTe5）晶

JH50变温教学霍尔测试系统 概述： 本系统由JH50变温教学霍尔测试系统、TESK301控温仪、液氮恒温器和转向磁体四个部分组成，可完成在不同温度条件下测量霍尔片样品霍尔效应的教学实验。该系统可与计算机连接，配合相应的软件实现计算机实时数据采集，也可配合我公司其他设备使用。变温教学霍尔测试系统霍尔效应教学实验仪器  本仪器系统由可换向永磁磁铁、T9015W变温恒温器、TESK301控温仪、JH10霍尔效应仪等组成。本仪器用于霍尔效应及其应用、载流子类型、载流子类型转变的演示和学生实验。也可使用恒温器内预留的样品引线，安装上用户样品，用于科学研究；例如变温磁阻、超导、电阻温度特性、变温光电或变温磁光（需另购带光学窗口的尾套）等。具有用途广、造价低、使用方便等特点。为本仪器系统专门研制的JH10霍尔效应仪(以下简称JH10表)将恒流源、四位半微伏表及霍尔测量中复杂的切换继电器——开关组合成一体，大大减化了实验的连线与操作。JH10还可单独做四位半数显恒流源和微伏表使用。 变温教学霍尔测试系统霍尔效应教学实验仪器  主要技术指标： 磁    场：大于3900高斯 样品电流：10纳安～199.99毫安 测量电压：1微伏～19.999伏 测温 *小分辨率：0.01K 测温误差：<0.5K 变温范围：80～320K 恒温器液氮容量：450毫升 系统的安装与连线： 用户收到货物后，经开箱检验无明显运输损伤后即可开始安装调试。先将永磁磁铁放置在工作台上，再将恒温器插入永磁磁铁正中的孔中。实验时实验者将可换向永磁铁的不锈钢座平放在工作台上，顶部长圆滑动孔横置在实验者左前方，转动中间黑色的磁体，使上面的商标面对实验者。此时磁场方向与商标垂直，N极在靠近实验者一边，S极在对面。将中间黑色的磁体转动180°即可使磁场反向。将恒温器在长圆滑动孔中向左滑动平移就可以将样品移到无磁场区域。 将恒温器与控温仪及JH10表用专用信号电缆连接，将JH10表的电压表量程置于20伏档，电流源置于2毫安档，插接上仪器电源线并打开电源供电。为防止漏电伤人，所用电源要有可靠的专用地线。供电后如果控温仪的输出指示灯亮，温度将持续上升，可通过面板更改设定温度，以调低设定温度。如果温度失控，请立即断电重新启动控温仪，如果故障现象重复出现，请联系北京锦正茂。 测试样品： 本仪器中的样品： 1号样品（S1）：美国Lakeshore公司HGT-2100高灵敏霍尔片，              *大工作电流≤10 mA，室温下的灵敏度为 55-140 mV/kG              2号样品（S2）：客户可以按照接线定义，安装自己的样品。 仪器使用与实验方法： （1）磁场的标定    系统中的S1为已在室温下标定过的霍尔探头，在室温下用开关选择样品S1，并使恒温器位于可换向永磁磁铁的中心，恒温器真空抽口垂直于标签面。开机后快速将恒流源输出调到  mA，此时JH10表的微伏表电压读数即为磁场的特斯拉数。此时的JH10相当于一台探头装在恒温器冷指上的高斯计，可用来测空间磁场。霍尔探头 *大电流不能超过10mA！ （2）室温下的霍尔测量   将19芯电缆与恒温器连接好，样品开关选择样品S2，调整样品电流到10.00mA，开机预热半小时。测量时，将恒温器放置在磁场正中心，按下开关VH，测霍尔电压VH1，如果电压较小，改到2V或200mV档；为了确保磁场垂直于样品，应该用双手各扶左右支撑板，微转黑色方铁轭磁路，使VH *大。按电流换向开关，测VH2；将黑色的永磁磁体转180°后再测VH3；电流换向，测VH4；将恒温器水平左移，使样品处的磁场为0，按VM开关，测VM1；按电流换向开关，测VM2。按VN开关，测VN1；按电流换向开关，测VN2。 （3）变温测量    取出恒温器中心杆，注入液氮（依测量点的多少决定加液氮量），具体注意事项请参见T9015W低温恒温器使用说明书。如不想从80K低温测起，可先将控温设定在270K，再加液氮并及时插入中心杆，进行较高温度的控温 实验。控温时顺时针转动中心杆至 *低位置，再回旋约180°～720°即可通过控温仪设定控温了。等温度控制稳定后，重复测量过程2，测得此温度点的各项霍尔参数。改变设定温度，测另一个温度点的霍尔参数。中心杆旋高则冷量增大，适于快速降温和较低温度的实验。控温精度与PID参数有关，请适当调整中心杆高度，以提高不同温区的控温精度。 （4）安全注意事项 ①经常检查并保证仪器电接地正常。 ②湿手不能触及过冷表面、液氮漏斗，防止皮肤冻粘在深冷表面上，造成严重冻伤！灌液氮时应带厚棉手套。如果发生冻伤，请立即用大量自来水冲洗，并按烫伤处理伤口。 ③实验完毕，一定要拧松、提起中心杆，防止中心白色的聚四氟乙烯塞子因热膨胀胀坏恒温器。            

由南方科技大学和中国科学技术大学共同完成的题为“Three-dimensional quantum Hall effect and metal-insulator transition in ZrTe5”的研究论文，实验证实了哈佛大学理论物理学家Bertrand Halperin在1987年给出的关于三维电子气体系中量子霍尔效应的理论预测。南科大物

线性霍尔效应需要破缺时间反演才能观测到；非线性霍尔效应需要破缺空间反演才能被观察到。 最近有多个实验小组报道了具有时间反演的非线性霍尔效应的观测结果，包括MIT的 Pablo组和Gedik组的双层WTe2实验 (并列一作为马琼，徐苏扬，沈汇涛)，Cornell 的Mak & Shan实验组的多层WTe2实验等。 南科大卢海舟课题组和北京大学教授谢心澄也发表了相关理论 Physical Review Letters 121, 266601 (2018)。这篇文章中他们回答了一个实验关心的问题，什么样的能带特征可以对应强非线性霍尔信号？他们发现可以用二维狄拉克模型描述的倾斜的能带反交叉点或者拓扑反带的位置都会带来比较强的非线性霍尔信号。此外，他们的理论还和Cornell的实验的角度依赖关系进行了对比。 这种新奇的非线性霍尔效应的研究才刚刚开始。实验和理论研究证明无序是反常霍尔效应主要来源。非线性霍尔效应从第一阶就强烈依赖无序，高阶效应更是Berry曲率和无序错综复杂作用的结果，无序对非线性霍尔效应的贡献将是一个重要的题目。

卢海舟和谢心澄课题组在拓扑半金属中利用费米弧和“虫洞隧穿”构成的Weyl轨道，提出了一种新的三维量子霍尔效应机制。拓扑半金属是拓扑物相的新成员，具有拓扑保护的表面态，被称作费米弧 (如图4所示)。费米弧是拓扑半金属拓扑保护的表面态的费米面。在拓扑Weyl半金属中，有4个面可以有拓扑保护的表面态。由于拓扑约束的原因，每个面的表面态只是半个二维电子气。相对的上下表面的费米弧电子气可以通过Weyl点连接起来，组成一个完整的二维电子气，这是非常奇异的物相。 既然费米弧也是一种二维电子气，它们是否可以有量子霍尔效应？要研究这个问题，首先要明白什么是形成量子霍尔效应的关键，那就是电子的回旋运动 (如图3左图所示)。电子回旋运动的量子力学描述等价于谐振子，因此会形成等间距的朗道能级。朗道能级在边界发生能量畸变，才会有边界态提供无耗散的电子输运和量子霍尔化电导，即量子霍尔效应。 目前，已经有多个拓扑半金属实验观察到霍尔电阻的量子化平台。这种新奇的三维量子霍尔效应的研究才刚刚开始。直接观测到如图8所示的奇异边界态分布将是未来的一个挑战方向。