用于量子化霍尔电阻标准的GaAs／AlGaAs异质结二维电子气结构

设计并利用分子束外延生长了GaAs／AlGaAs异质结结构，以制作应用于中国电阻基准的量子化霍尔电阻器件。报道了这种制作量子化霍尔电阻器件的步骤及结果，讨论了利用77K下二维电子气的载流子浓度和迁移率数据初步判断其是否适合用于量子化霍尔电阻标准的方法和该方法的局限性。

量子霍尔效应及其在电阻计量中的应用

精密电阻在智能化仪器中发挥重要作用,对电阻的测量准确度需求也越来越高。基于量子霍尔效应的量子电阻标准可以解决传统实物电阻标准的诸多问题,为电阻计量提供了全新的途径。本文描述了量子霍尔效应和量子反常霍尔效应,阐述了基于砷化镓异质结和基于石墨烯的量子电阻器件及阵列的发展,总结了基于砷化镓异质结的传统量子电阻标准的优缺点,介绍和分析了新型石墨烯量子化霍尔电阻标准的优势、发展现状,以及交流量子霍尔电阻标准的最近进展。

电学计量中的量子标准与自然常数

介绍了库仑定律和安培定律在电学单位制中发挥的作用,依据机械功率与电功率等效的原理,选择电流单位安培(A)作为基本物理单位,并介绍了实用单位制和电学实物计量标准。阐述了三种电学计量的量子标准原理和溯源到自然常数的途径,分析了真空磁导率在安培定律公式中发挥的作用,探讨了电学量子三角形与欧姆定律兼容的问题。指出基本电荷量常数不是简单地从约瑟夫森常数K_(J-90)和冯·克里青常数R_(H-90)推导而来,而是由精细结构常数公式计算出来的,能量守恒原理是单位制中的第一性原理,是力学和电学计量单位的纽带。提出量子点之间的位移电流对单电子隧道泵有一定的影响,真空磁导率不再是理想的常数,真空磁导率的变化将成为后来理论界研究的重点。

PTB关于实现量子计量三角的研究

PTB量子计量三角的组成部分为量子霍尔电阻标准、约瑟夫森电压标准和一个电子计数电容标准(ECCS),而电容的校准能力在量子计量三角的建立过程中起了很重要的作用。为了计算电子个数,采用了一个被称为r电子泵的低温真空电容,其电容值为1pF的十进制整数值。目前整个设备尚未正式运行,某些部件还处于研制阶段。虽然低温电容值在循环后的重复性好于10-6,但是要使量子计量三角型的不确定度达到预期的10-7以内,30 s的电子测量的停留时间还是相对较短。此外,计算电容的校准能力和量子霍尔电阻均有所改进。

石墨烯在计量科学中的应用

石墨烯是一种具有奇异特性的新型材料，它由单层碳原子构成六方蜂巢状二维结构。因其具有独特的电子能带结构而显示相对论电子学特性，石墨烯是迄今为止人类发现的最理想的二维电子系统，具有丰富而新奇的物理特性。综述了石墨烯的结构、特性、制备方法及其可能的工业应用，结合现代计量科学进展，对石墨烯在量子计量基准中的应用前景进行了展望。