量子化霍尔电阻标准研究综述

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作者 宋宏天 肖勇 +4 位作者 刘小虎 王保帅 胡珊珊 赵伟 李世松 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期2-12,共11页

量子化霍尔电阻标准将电阻单位量值直接溯源至基本物理常数,从根本上解决了经典实物电阻标准易受环境因素(如温度、海拔、电磁等)影响而发生量值漂移的难题,为电阻计量能力的全面提升做出了重大贡献。文中综述了基于砷化镓、石墨烯、量... 量子化霍尔电阻标准将电阻单位量值直接溯源至基本物理常数,从根本上解决了经典实物电阻标准易受环境因素(如温度、海拔、电磁等)影响而发生量值漂移的难题,为电阻计量能力的全面提升做出了重大贡献。文中综述了基于砷化镓、石墨烯、量子化反常霍尔效应的量子化霍尔电阻标准,以及十进制量子化霍尔电阻标准的研究现状,阐述了量子化霍尔电阻标准研究面临的瓶颈难题。经文献调研发现,基于砷化镓量子化霍尔电阻标准已被列为多个国家的电阻基准,发展基于新型材料或物理效应(如石墨烯材料、量子化反常霍尔效应)的轻量级量子化霍尔电阻标准技术成为该领域的前沿研究热点。通过对已有研究成果的调研和思考,文章展望了量子化霍尔电阻标准技术的未来发展方向,旨在为深入开展量子化霍尔电阻标准研究提供有益的借鉴和参考。 展开更多

关键词 量子化霍尔电阻标准 石墨烯 量子化反常霍尔效应 十进制量子化霍尔电阻标准 基本物理常数

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十进制量子电阻阵列研究综述

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作者 孟静 白静芬 +2 位作者 李宗嵘 段晓萌 耿爱玲 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期35-43,共9页

文章综述了十进制量子电阻阵列的制造难点和在电学计量标准化中的应用及前景。通过分析量子霍尔效应的核心原理,探讨了砷化镓(gallium arsenide,GaAs)与石墨烯两种材料在量子电阻阵列中的优势与差异。文章总结了实现十进制量化的关键技... 文章综述了十进制量子电阻阵列的制造难点和在电学计量标准化中的应用及前景。通过分析量子霍尔效应的核心原理,探讨了砷化镓(gallium arsenide,GaAs)与石墨烯两种材料在量子电阻阵列中的优势与差异。文章总结了实现十进制量化的关键技术,包括量子霍尔条的制备、载流子密度调控、超导互连与电路误差优化等。此外,文章还强调了量子电阻阵列在国际计量体系中的重要作用,尤其在欧姆与安培重新定义中的贡献,并展望了量子电阻设备的便携化与智能化发展趋势,不仅能够推动电学测量技术的进步,也能够为各类高精度测量应用提供了重要的技术支撑。 展开更多

关键词 十进制量子电阻阵列 量子霍尔效应 砷化镓 石墨烯 电学计量标准化

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量子化霍尔电阻国家标准的研究 被引量：15

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作者 张钟华 贺青 +1 位作者 李正坤 刘勇 《计量学报》 CSCD 北大核心 2005年第2期97-101,共5页

中国计量科学研究院在2003年建成了量子化霍尔电阻标准装置。成功研制了系统的核心器件—量子化霍尔器件。并通过对低温电流比较仪系统及运行过程的研究,发现了氦气气压波动引起的冻结磁通蠕动导致的附加噪声是限制系统不确定度的主要... 中国计量科学研究院在2003年建成了量子化霍尔电阻标准装置。成功研制了系统的核心器件—量子化霍尔器件。并通过对低温电流比较仪系统及运行过程的研究,发现了氦气气压波动引起的冻结磁通蠕动导致的附加噪声是限制系统不确定度的主要原因。进而提出了一种新型的气压滤波器,消除了这些干扰因素。还改进了电路动态特性,改善了前馈补偿环节,把匝数比提高了8倍,信噪比也因而提高了8倍。完成的量子化霍尔电阻标准装置的综合不确定度为2.4×10-10(k=1)。 展开更多

关键词 计量学 电阻标准 量子化霍尔电阻 低温电流比较仪 信噪比 不确定度

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用于量子化霍尔电阻标准的GaAs／AlGaAs异质结二维电子气结构 被引量：1

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作者 钟源 贺青 +4 位作者 钟青 鲁云峰 赵建亭 王文新 田海涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期543-546,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 计量学 量子化霍尔电阻标准 GaAs/AlGaAs异质结 二维电子气

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中国的量子化霍尔电阻标准 被引量：1

5

作者 张钟华 贺青 +1 位作者 李正坤 刘勇 《中国计量》 2005年第4期49-51,共3页

国际计量委员会推荐,1990年1月1日起在世界范围内,启用量子化霍尔电阻标准代替电阻实物基准。中国计量科学研究院经过十几年的努力,在2003年建成了量子化霍尔电阻标准装置,并于2004年通过了鉴定。课题组自主研制了能满足实际量值传递工... 国际计量委员会推荐,1990年1月1日起在世界范围内,启用量子化霍尔电阻标准代替电阻实物基准。中国计量科学研究院经过十几年的努力,在2003年建成了量子化霍尔电阻标准装置,并于2004年通过了鉴定。课题组自主研制了能满足实际量值传递工作要求的量子化霍尔器件,并建成了高精度的低温电流比较仪,以把量子化霍尔电阻量值传递到日常检定工作中使用的十进制电阻。课题成果中有多项独创性的成就。目前所建量子化霍尔电阻标准的不确定度达到10-10量级,跃居国际领先水平。 展开更多

关键词 量子化霍尔电阻 不确定度 低温电流比较仪 砷化镓 砷化物 霍尔器件 标准电阻 电阻测量仪器 国际计量委员会 中华人民共和国

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中国的量子化霍尔效应电阻标准 被引量：2

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作者 张钟华 贺青 《物理通报》 2001年第5期1-5,共5页

基于量子化霍尔效应建立的电阻量子化标准已在世界范围内取得了巨大的成功。为了从量子化霍尔电阻导出十进电阻量值,中国计量科学研究院建立了高准确度的低温电流比较仪。2000年中国和日本的双边比对表明,两国用量子化霍尔电阻导出的1... 基于量子化霍尔效应建立的电阻量子化标准已在世界范围内取得了巨大的成功。为了从量子化霍尔电阻导出十进电阻量值,中国计量科学研究院建立了高准确度的低温电流比较仪。2000年中国和日本的双边比对表明,两国用量子化霍尔电阻导出的1Ω电阻量值仅差1.3nΩ,在公开发表的类似比对数据中为最好结果。中国计量科学研究院用计算电容法测定的Klitzing常数h/e^2的SI值为国际上四个最佳实验结果之一,已在1998年的新一轮基本物理常数平差工作中被正式采用。 展开更多

关键词 量子化霍尔效应 低温电流比较仪 计算电容法 电阻标准 计量

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在室温量子化霍尔电阻与1Ω标准电阻的比较

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作者 Boell.,G 卢晓峰 《现代计量测试》 1993年第2期 58-60,共3页

关键词 量子化 霍尔电阻 标准电阻 室温

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基于石墨烯的量子化霍尔电阻研究综述 被引量：3

8

作者 蒲晓庆 吴静 闫旭 《宇航计测技术》 CSCD 2017年第3期25-30,共6页

电阻作为重要的元器件在电气电子及其他非电领域得到了广泛应用,对其阻值进行准确溯源和量值传递至关重要。相较于实物电阻计量标准,量子化霍尔电阻标准稳定性和准确性更高。目前我国国家/国防量子化霍尔电阻计量基准是基于砷化镓-铝砷... 电阻作为重要的元器件在电气电子及其他非电领域得到了广泛应用,对其阻值进行准确溯源和量值传递至关重要。相较于实物电阻计量标准,量子化霍尔电阻标准稳定性和准确性更高。目前我国国家/国防量子化霍尔电阻计量基准是基于砷化镓-铝砷化镓异质材料制成的,其对环境温度和外磁场要求高,普通计量实验室难以复现。石墨烯材料的出现为新型量子化霍尔电阻基准/标准的研制提供了可能。本文简述了石墨烯材料的制备方法及其量子化霍尔效应,介绍了石墨烯量子化霍尔效应的国外研究现状,分析了基于石墨烯材料的量子化霍尔电阻标准在研制过程中存在的问题,旨在为我国新型量子化霍尔电阻标准的研制提供参考。 展开更多

关键词 石墨烯 量子化霍尔效应 电阻标准

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用量子化霍尔电阻基准的值开展量值传递的方案正式启用

9

作者 纪亮 《中国计量》 2008年第1期20-20,共1页

1月1日,用量子化霍尔电阻基准的值开展量值传递的方案正式启用。 该方案涉及全国范围内的原直流电阻主副基准、直流电阻工作基准、一等直流电阻标准以及溯源到直流电阻量值的标准不确定度要求优于2μΩ/Ω胛胞的相关量的基、标准和测... 1月1日,用量子化霍尔电阻基准的值开展量值传递的方案正式启用。 该方案涉及全国范围内的原直流电阻主副基准、直流电阻工作基准、一等直流电阻标准以及溯源到直流电阻量值的标准不确定度要求优于2μΩ/Ω胛胞的相关量的基、标准和测量仪器。 展开更多

关键词 量子化霍尔电阻 量值传递 副基准 启用 标准不确定度 直流电阻 工作基准 电阻标准

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电学计量中的量子标准与自然常数

10

作者 刘民 屠治国 潘攀 《计测技术》 2024年第1期23-29,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 国际单位制 约瑟夫森电压标准 量子化霍尔电阻标准 单电子隧道泵 基本电荷量常数 普朗克常数 精细结构常数 真空磁导率

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交流电阻标准研究进展 被引量：8

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作者 黄璐 张钟华 赵伟 《电测与仪表》 北大核心 2004年第6期1-4,27,共5页

基于直流量子化霍尔效应建立的高水平直流电阻标准,促使人们积极研究交流量子化霍尔效应,以期建立更高准确度交流电阻标准的技术方案。但国外在这方面的探索遇到了一些困难。鉴于此,本文作者提出了有别于国外方案的新的技术路线。

关键词 交流电阻标准 研究进展 交流量子化霍尔效应 可计算交直流转换差电阻 低温电流比较仪

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提高低温电流比较仪测量准确度的几方面措施 被引量：5

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作者 李正坤 贺青 +1 位作者 张钟华 刘勇 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期289-293,共5页

通过对低温电流比较仪系统及运行过程的研究,发现了氦气气压波动、冻结磁通引起的附加噪声以及线圈匝数增多时分布电容引起的电流跳跃是限制系统不确定度停留在10-9量级而不能进一步提高的原因。提出了一种新型的气压滤波器滤除了附加... 通过对低温电流比较仪系统及运行过程的研究,发现了氦气气压波动、冻结磁通引起的附加噪声以及线圈匝数增多时分布电容引起的电流跳跃是限制系统不确定度停留在10-9量级而不能进一步提高的原因。提出了一种新型的气压滤波器滤除了附加噪声。还改进了电路动态特性,改善了前馈补偿环节,把匝数比提高了5倍。运行过程中的电流跳跃现象也被消除。采用这些措施后,信噪比提高了5倍,新建的低温电流比较仪的测量准确度提高到了10-10量级。 展开更多

关键词 计量学 低温电流比较仪 量子化霍尔电阻 电阻标准 信噪比

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石墨烯在计量科学中的应用 被引量：8

13

作者 钟源 贺青 《计量学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期285-288,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 计量学 石墨烯 量子化霍尔电阻标准

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电压和电阻基准核心标准器件研制和应用

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作者 李劲劲 《科技成果管理与研究》 2016年第9期53-54,共2页

计量基标准的发展趋势是从实物基标准迈向基于物理效应和计量器件的新一代基标准。这是因为基于器件的基标准不受外界条件影响，精度高，重复可靠性好。在电学量子领域，国际计量局规定自1990年1月1日起量子化霍尔电阻基准取代传统的电... 计量基标准的发展趋势是从实物基标准迈向基于物理效应和计量器件的新一代基标准。这是因为基于器件的基标准不受外界条件影响，精度高，重复可靠性好。在电学量子领域，国际计量局规定自1990年1月1日起量子化霍尔电阻基准取代传统的电阻实物基准、约瑟夫森量子电压基准取代韦斯顿电池电压基准成为新一代基准。新一代计量基标准中不可或缺的重要一环就是计量基标准用器件，我国已建立国际先进的量子电压和量子电阻基标准，但基准必不可少的核心器件仍依赖进口。 展开更多

关键词 量子化霍尔电阻 电压基准 标准 器件 国际计量局 实物基准 应用 准核

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我身边的计量人——全国计量战线先进人物事迹介绍

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《品牌与标准化》 2017年第5期15-29,共15页

电能表常被称为'一杆秤',它的准确与否,直接关系到供用电双方的经济利益.当这杆秤发生故障,无法即时计量奔走的电能时,'追补电量'便成为一场旷日持久的较量.

关键词 计量测试 国防科技工业 课题 实验室 计量保障 计量院 喷泉钟 计量技术规范 计量标准考核 计量站 量子化霍尔电阻

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行业动态

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《仪器仪表标准化与计量》 2004年第5期2-2,共1页

关键词 欧洲标准化委员会 量子化霍尔电阻 量子计量基准 量子基准 行业动态 计量科学 仪器仪表 成员国 会员国 有效性确认 可持续性发展 功能安全 受训者

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