導電性測量及在材料科學研究中的應用材料的電阻率和電導率電阻R與導體的長度成正比,與導體的截面積成反比，因此式中為電阻率，為表示材料導電性質的物理參數。一般在電阻分析中所要測量的電阻值都很小,故其單位常用(cm)表示。電導率和電阻率的關系為

上式表明，越小，則越大，材料的導電性能就越好，電導率的單位為(S/m)。根據導電性能的好壞,常把材料分為導體、非導體和半導體。導體的值小于10-8m，所有的金屬均屬于良導體，它是金屬的基本特征之一。非導體的值都在1012~1020m，值界于10-4~107m之間的屬于半導體。影響電阻的因素環境因素的影響環境因素是指產生晶格點陣畸變的外界條件，主要指溫度和應力。一、溫度在理想完整的晶體中，電子的散射只取決于溫度所造成的點陣動畸變，即金屬的電阻取決于離子的熱振動。當溫度高于德拜溫度D時，純金屬的電阻和溫度成正比。式中，為電阻溫度系數。過渡族金屬，特別是鐵磁金屬值較大，約為10-2量級，其它金屬約為10-3量級。一般金屬，當溫度接近0K時，仍有一定的電阻。但對于超導體，當溫度低于某臨界溫度時電阻下降為零。

組織結構的影響組織結構是影響電阻的內部因素，金屬的結構取決于塑性形變及熱處理工藝。一、塑性形變塑性形變使金屬的電阻率增大，其原因是由于形變使點陣產生缺陷和畸變，從而導致電子波的散射增強。此外，冷加工還可能引起原子間的結合性質發生變化，從而對電阻產生影響。如果用0表示表示未經加工硬化金屬的電阻率，表示加工硬化產生的附加電阻率，則金屬加工硬化后的電阻率=

0+從電阻和溫度的關系可知，當溫度降低時0減小，在0K時趨近于零。附加電阻率則不然，它只受加工程度的影響，與溫度無關，即使是溫度為0K時它仍然存在，故稱為殘留電阻。/隨溫度的降低而增大，所以用低溫測量電阻法研究金屬的加工硬化是很合適的。

二、熱處理形變和應力都能破壞點陣周期場的規整性，使電阻增大，若對加工硬化的金屬進行退火，使它產生回復和再結晶，電阻就必然下降。例如，純鐵經過加工硬化之后，再進行100°C退火處理，電阻便有明顯地降低。如果進行500°C退火，電阻便可恢復到加工硬化前的水平。但是當退火溫度高于再結晶溫度時，由于再結晶生成的晶粒很細小，造成晶界過多，晶界是一種面缺陷，因此電阻反而有所增高。晶粒愈細，電阻愈大。淬火、位錯、空位和脫位原子等缺陷對電阻都有貢獻，其中以空位的貢獻為最大。淬火，特別是當淬火溫度較高時，金屬內部的空位濃度相當高，淬火可以將這些空位凍結下來，使電阻有顯著的提高。合金元素及相結構的影響合金的電阻不僅要考慮前邊所提到的各種因素，而且還要考慮由合金元素引起原子間結合性質的變化和組織結構狀態所產生的影響。一、固溶體的電阻形成固溶體合金時，一般的表現是電阻增高。即使是低電阻率的金屬溶于高電阻率的金屬中也有同樣的效果。這是因為，當組成固溶體時，溶劑的點陣受溶質原子的影響產生了靜畸變，從而增大了電子波的散射。另一方面，電阻的增高還與組元之間化學成分有關。在二元合金所形成的連續固溶體中，電阻的增大和成分之間呈曲線關系，通常在rB等于50%處出現極大值。極大值比純組元的電阻要高出幾倍。固溶體的有序化對合金的電阻有顯著地影響。異類原子使點陣的周期場遭到破壞而使電阻增加，而固溶體的有序化則有利于改善離子電場的規整性，從而減少電子的散射。另一方面，有序化使組元之間化學作用加強，導致傳導電子數目減少。一般來講，電場對稱性增加使電阻下降起著主導作用，所以有序化表現是電阻降低。三、金屬化合物的電阻金屬化合物的導電能力都比較差，它們的電導率比各組元的要小得多。金屬間化合物的導電能力之所以較差是因為組成化合物后，原子間的金屬鍵部分地改換為共價鍵或離子鍵，使傳導電子數減少所致。正是由于結合性質發生了變化，所以還常因為形成了化合物而變成半導體，甚至完全失掉導體的性質。鋁化物的電阻比純組元的高，但具有金屬的特性。鋁和同一過渡族組金屬所組成的化合物中，含鋁量愈少，電阻率愈大。鋁和氧、氫、磷、硒、硫、硼和錳等元素組成的化合物都具有半導體的特性。氮化物、硼化物和碳化物都具有明顯的金屬導電特性，由于碳、氮和硼能給出一部分價電子參加導電，所以這些相具有金屬特性。硅化物的結合也和金屬類似，但隨著化合物中硅原子的增多，在硅原子間形成共價結合的傾向增大，因此金屬（M）與硅的化合物MSi2和Si一樣具有半導體的性質。電阻的測量

試樣的電阻率是通過=RS/l的關系式確定的。因此，實驗中需要測量的是試樣的電阻值（或電壓和電流）及試樣的尺寸。在研究工作中，一般試樣都很小，其電阻也很小，由環境、組織結構等變化所導致的電阻變化就更小，因此需要選用精密的儀器對這樣小的電阻測量。常用的測量方法有三種：雙電橋法，伏安法，電位差計法。伏安法原理圖V

RXA高溫超導體Tl2Ba2Ca2Cu3O10超導轉變溫度P-N結伏安特性

Cu3Au合金的有序-無序轉變YBa2Cu3O7-x電阻率隨氣氛的變化情況巨磁阻材料電阻率隨磁場的變化情況產品名稱:

PPMS綜合物性測量系統產品圖片:

物理性質測量系統(PPMS)的原理及其應用

PPMS是QuantumDesign公司在成功推出MPMS1之后,于20世紀90年代中期推出的又一款產品。二者有很多的相似之處,同時又有所差別。下面將通過與MPMS1的比較來介紹PPMS的設計和使用。一個完整的PPMS系統也是由一個基系統和各種選件兩個部分構成,根據內部集成的超導磁體的大小基系統分為7特斯拉、9特斯拉、14特斯拉和16特斯拉系統。但與MPMS專注于磁測量不同,PPMS在基系統搭建的溫度和磁場平臺上,利用各種選件進行磁測量、電輸運測量、熱學參數測量和熱電輸運測量。基系統主要包括軟件操作系統,溫控系統,磁場控制系統,樣品操作系統和氣體控制系統。與MPMS在硬件上的