国际计量局成功评估了PTB的石墨烯量子霍尔电阻器

来源：PTB 新闻

在最近的一项研究中，国际计量局 (BIPM) 考察了由德国联邦物理技术研究院（PTB，即德国国家计量院） 开发和制造的石墨烯量子霍尔（Hall）电阻器。通过与基于半导体异质结构的传统量子电阻标准进行比较，证实了石墨烯样品的优异性能，从而支持其作为原级量子电阻标准的适用性。

图：PTB开发和制造的石墨烯量子霍尔电阻器，在样品架上进行电接触。

PTB对基于石墨烯的量子霍尔（Hall）电阻的开发和优化已经有数年。在正进行的研究项目“石墨烯阻抗量子标准”( GIQS ) 框架内取得的制造技术进步，使得如今可以在低于5 T的相对低磁通密度和大约4.2 K（液氦）的相对高温下操作。现代低温冷却器磁体系统提供的这种条件，与由半导体异质结构制成的传统电路相比，大大简化了基于石墨烯的量子霍尔电阻器的操作，传统电路通常需要较低的温度（约1.5 K）和较高的磁场（通量密度约10 T及以上）。这开辟了在工业和校准实验室中在对用户友好和经济实惠的条件下使用原级电阻标准的前景。

BIPM的考察 针对的是PTB的由外延生长的石墨烯制成的量子霍尔电阻器。在生长过程之后，石墨烯样品被封装在化学掺杂的聚合物层中。通过这种方式，可以有针对性地调整电荷载流子密度，从而调整样品的“工作点”。通过电气精密测量，验证了PTB的石墨烯样品（在4.2 K的温度和4 T至5 T之间的磁通密度下操作）与之前使用的基于半导体异质结构的BIPM原级标准的等效性：两种样品类型的测量（量化）电阻值一致性很好，相对测量不确定度为3 nΩ/Ω，非常小。这种出色的一致性证明了PTB的石墨烯样品作为量子电阻标准的适用性。BIPM计划对PTB的石墨烯样品展开进一步的考察，包括评估电荷载流子密度的时间稳定性。

——编译：曹歆

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