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电极的制作方法详解

更新时间:2023-11-10 点击量:466

电极指电子或电气装置、设备中的一种部件,用做导电介质固体、气体、真空或电解质溶液中输入或导出电流的两个端。

样品在进行电输运测量前,首先要制作电极,而电极的制作方法和制作质量的不同、会导致接触电阻差异非常大!所以,要格外注意。

电极的制作方法有:导电银胶法、压铟法、镀膜法、点焊法等。下面,我们逐一介绍。

1.导电银胶法;2.压铟法;3.镀膜法;4.点焊法。

导电银胶法:

导电银胶是固化后或干燥后,可以导电的一种粘结剂。其主要由导电的金属银颗粒和环氧树脂组成。

市场上有很多品牌和型号的银胶,其银粉颗粒大小不同,与环氧胶的比例不同,因而性能差异很大。我们试用过几个品牌的银胶,发现美国杜邦5007E可以用于低温下输运测量。接触电阻最好时,可以达到几个欧姆。

使用方法:将铂丝(直径约20um)的jian端粘一些银胶,而后放置在样品所需之处,大约15min,银胶干燥了就可以了。

优缺点:操作简单,不破坏样品;但是,接触电阻往往随温度变化而变化。

压铟法:

银胶法虽然简单,但是当样品表面有一层氧化膜时,此方法就无法使用了。此时就要用“压铟法"来解决。

压铟法是将一小段铟丝,用硬物反复地压、擦于样品需要制作电极的地方,一直到样品局部表面层破裂,金属钢渗入到破裂的缝隙中为止。

然后,将铂丝放置在该处,之后有两种方法处理:一种方法是继续压铟在铂丝上面,通过铟的形变来保持铂丝和钢牢牢地接触;另一种方法是用电烙铁微微加热,使铂丝和锢熔合在一起。

压铟法的优点是简单、容易;缺点是失误率较高,且破坏样品,对于较小、较薄的样品,很难操作。

镀膜法

现在有很多种镀金属薄膜的方法,如热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发等。在样品上覆盖掩模板,就可以在特定的区域镀上一层金属膜作为样品的电极。

镀膜法的好处是,它可以在真空中完成,因此,样品不会被空气氧化;另外,通过选取合适的金属,可以制作出接触电阻很小的电极;再有,通过精加工的掩模板,可以使电极的形状非常规则。尤其在测量霍尔电压时,这会非常重要。这是因为横向霍尔电压电极的位置是否在等电位上,对减少纵向电阻分量影响至关重要。

镀膜法虽然对工艺要求高一点,但是优点太多,因此越来越多的实验组采用这个方法了。

点焊法

例如,超声金属点焊机,其原理是把超声波的振动转换成电极与样品表面的摩擦运动;在摩擦过程中,样品上金属的氧化层会破坏掉,并且产生热量使金属变软,分子更活跃;同时对其施加压力,使电ji端面与金属面互相浸入而形成分子间的熔合。

制作时,首先要在样品上需要制作电极的地方镀一小块金属膜(一般是金膜),然后将金线一端点焊在金膜上面,金线的另一端,连接在外部测量点上。

该方法的优点是:接触电阻可以很小,电极点也可以很小(20um),因此可以适用于很小的样品;金属线和金属膜可以选用同种金属,以che底消除接触电势、热电势和热胀冷缩等的隐患。缺点是:制作相对麻烦,接触点不及银胶法牢靠,对制作工艺要求稍高些。

总之,制作电极有很多种方法,不同的方法效果也不同。当我们准备测试一个新的样品时,要试验几种电极制作方法,并比较它们的结果,如接触电阻、接触势垒大小、冷热循环后电极变化情况等,最后选择一种★好的方法来制作电极。

在电输运的实验研究中,电极制作是基础的基础,务必要精心准备!否则,我们的实验数据要么有规律无法发现;要么就是系统误差导致的假象规律,要么就是噪声很大而无法使用的数据!


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