Środowiskowe Laboratorium Badań Fizycznych

Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk
Zespół Fizyki Matriałów Silnie Skorelowanych ON-2.4
blok VIII, pokój 107
kierownik Laboratorium: prof. Marta Cieplak
marta@ifpan.edu.pl

PPMS (Physical Property Measurement System), produkcji firmy Quantum Design

Jest to uniwersalna platforma pomiarowa do badań wielu różnych wielkości fizycznych. Podstawową częścią platformy jest magnes nadprzewodzący wraz z kriostatem, umożliwiający badania w obecności pola magnetycznego i w szerokim zakresie temperatur, o następujących parametrach.

• Pole magnetyczne w zakresie 0 – 9 Tesla;
• Próżniowo odizolowana komora próbki o średnicy 2.6 cm;
• Wsad do kriostatu, wraz z uniwersalnymi uchwytami do próbek;
• W wersji podstawowej możliwość zmiany temperatury w zakresie 1.9 K do 400K, opcja długookresowej stabilizacji temperatury i przemiatania temperatury;
• Mikroprocesorowe sterowanie procesem pomiarowym, w tym zmianą pola magnetycznego, temperatury, i prądu pomiarowego; oraz rejestracja i analiza badanych wielkości fizycznych;
• Możliwość rozbudowania układu o dołączone instrumenty zewnętrzne.

Opcje pomiarowe:

1. Transport elektryczny

stałoprądowe pomiary oporności: zakres prądu 5 nA – 5 mA, czułość 20 nV

• metoda 4-punktowa – możliwy jednoczesny pomiar 3 próbek o regularlych kształtach, całkowita powierzchnia montażu próbek 8 mm x 9 mm;
• metoda van der Pauw – próbka o nieregularnym kształcie, o jednakowej grubości;

zmiennoprądowe pomiary: zakres prądu 10 µA – 2 A, czułość 1 nV przy 1 kHz

• zakres częstotliwości: 1 Hz – 1 kHz;
• oporność, efekt Halla (pomiar metodą 4-sondową lub 5-sondową); charakterystyki prądowo-napięciowe, oraz prąd krytyczny –  możliwy jednoczesny pomiar dwóch próbek, powierzchnia montażu 8 mm x 9 mm.

2. Transport cieplny

pomiary przewodnictwa cieplnego ĸ, siły termoelektrycznej (współczynnika Seebacka α), oporności zmiennoprądowej ρ, oraz termoelektrycznej stałej ZT będącej kombinacją tych wielkości, ZT =α2T/(ĸρ); maksymalne rozmiary próbki 10 mm x 10 mm

3. Pojemność cieplna

pomiar współczynnika ciepła właściwego, zakres temperatur 1.9 – 400 K; rozdzielczość pomiaru 10 nJ/K przy T=2K; rozmiary próbek: od 1 do 500 mg

4. Chłodziarka Hel-3

Wsad chłodzony obiegiem ³He, rozszerza zakres temperatur na ultraniskie temperatury poniżej 1.9 K, na zakres 0.5 – 2 K:  możliwe pomiary transportu elektrycznego i pojemności cieplnej

5. Obrót próbki do badań kątowych zależności transportu elektrycznego

precyzyjny (sterowany komputerowo) obrót próbki w stosunku do kierunku pola magnetycznego i prądu; zakres obrotu: -10^o do 370 ^o, z krokiem 0.05^o

Publikacje, które ukazały się w oparciu o wyniki uzyskane w Laboratorium Badań Fizycznych:

1. I. Zaytseva, O. Abal’oshev , P. Dłużewski, W. Paszkowicz, L. Y. Zhu, C. L. Chien, M. Kończykowski and Marta Z. Cieplak, “Negative Hall coefficient of ultrathin niobium in Si/Nb/Si trilayers”, Phys. Rev. B 90, 060505(R) (2014). link
2. I. Zaytseva, A. Abal'oshev, P. Dluzewski, R. Minikayev, M. Z. Cieplak L.Y.Zhu, C.L.Chien, „Ultrathin niobium in the Si/Nb/Si trilayers”, Acta Phys. Pol. A 126, 140 (2014). link
3. V.L. Bezusyy, D.J. Gawryluk, A. Malinowski, M. Berkowski and M.Z. Cieplak, “Influence of Iron Substitutions on the Transport Properties of FeTe0.65Se0.35 Single Crystals”, Acta Phys. Pol. A 126, 76 (2014). link
4. Y. Syryanyy, M. Aleszkiewicz, Marta Z. Cieplak, L.Y. Zhu and C.L. Chien, “Phase Diagram and Activation Energy for Vortex Pinning, in Nb/(Co,Pd) Superconductor- Ferromagnet Bilayer”, Acta Phys. Pol. A 126, 123 (2014). link