Удельное электрическое сопротивление платины. Удельное электрическое сопротивление и проводимость

Для каждого проводника существует понятие удельного сопротивления. Эта величина состоит из Омов, умножаемых на квадратный миллиметр, далее, делимое на один метр. Иными словами, это сопротивление проводника, длина которого составляет 1 метр, а сечение — 1 мм 2 . То же самое представляет собой и удельное сопротивление меди — уникального металла, получившего широкое распространение в электротехнике и энергетике.

Свойства меди

Благодаря своим свойствам этот металл одним из первых начал применяться в области электричества. Прежде всего, медь является ковким и пластичным материалом с отличными свойствами электропроводимости. До сих пор в энергетике нет равноценной замены этому проводнику.

Особенно ценятся свойства специальной электролитической меди, обладающей высокой чистотой. Этот материал позволил выпускать провода с минимальной толщиной в 10 микрон.

Кроме высокой электропроводности, медь очень хорошо поддается лужению и другим видам обработки.

Медь и ее удельное сопротивление

Любой проводник оказывает сопротивление, если через него пропустить электрический ток. Значение зависит от длины проводника и его сечения, а также от действия определенных температур. Поэтому, удельное сопротивление проводников зависит не только от самого материала, но и от его определенной длины и площади поперечного сечения. Чем легче материал пропускает через себя заряд, тем ниже его сопротивление. Для меди, показатель удельного сопротивления составляет 0,0171 Ом х 1 мм 2 /1 м и лишь немного уступает серебру. Однако, использование серебра в промышленных масштабах экономически невыгодно, поэтому, медь является лучшим проводником, используемым в энергетике.

Удельное сопротивление меди связано и с ее высокой проводимостью. Эти величины прямо противоположны между собой. Свойства меди, как проводника, зависят и от температурного коэффициента сопротивления. Особенно, это касается сопротивление, на которое оказывает влияние температура проводника.

Таким образом, благодаря своим свойствам, медь получила широкое распространение не только в качестве проводника . Этот металл используется в большинстве приборов, устройств и агрегатов, функционирование которых связано с электрическим током.

Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:

где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)

Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.

Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление, одно из составляющих , выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.

Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.

Например, проволочный , изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.

В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.

В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.

• Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
• Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка

Сопротивление провода

Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:

Где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)

В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:

R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом

Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.

Поверхностное сопротивление

Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:

Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:

где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.

Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Вещества и материалы, способные проводить электрический ток, называют проводниками. Остальные относят к диэлектрикам. Но чистых диэлектриков не бывает, все они тоже проводят ток, но его величина очень мала.

Но и проводники по-разному проводят ток. Согласно формуле Георга Ома, ток, протекающий через проводник, линейно пропорционален величине приложенного к нему напряжения, и обратно пропорционален величине, называемой сопротивлением.

Единицу измерения сопротивления назвали Омом в честь ученого, открывшего эту зависимость. Но выяснилось, что проводники, изготовленные из разных материалов и имеющие одинаковые геометрические размеры, обладают разным электрическим сопротивлением. Чтобы определить сопротивление проводника известного длины и сечения, ввели понятие удельного сопротивления — коэффициента, зависящего от материала.

В итоге сопротивление проводника известной длины и сечения будет равно

Удельное сопротивление применимо не только к твердым материалам, но и к жидкостям. Но его величина зависит еще и от примесей или других компонентов в исходном материале. Чистая вода не проводит электрический ток, являясь диэлектриком. Но в природе дистиллированной воды не бывает, в ней всегда встречаются соли, бактерии и другие примеси. Этот коктейль – проводник электрического тока, обладающий удельным сопротивлением.

Внедряя в металлы различные добавки, получают новые материалы – сплавы , удельное сопротивление которых отличается от того, что было у исходного материала, даже если добавка в него в процентном соотношении незначительна.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Удельные сопротивления материалов приводятся в справочниках для температуры, близкой к комнатной (20 °С). При увеличении температуры увеличивается сопротивление материала. Почему так происходит?

Электрического тока внутри материала проводят свободные электроны . Они под действием электрического поля отрываются от своих атомов и перемещаются между ними в направлении, заданным этим полем. Атомы вещества образуют кристаллическую решетку, между узлами которой и движется поток электронов, называемый еще «электронным газом». Под действием температуры узлы решетки (атомы) колеблются. Сами электроны тоже движутся не по прямой, а по запутанной траектории. При этом они часто сталкиваются с атомами, изменяя траекторию движения. В некоторые моменты времени электроны могут двигаться в сторону, обратную направлению электрического тока.

С увеличением температуры амплитуда колебаний атомов увеличивается. Соударение электронов с ними происходит чаще, движение потока электронов замедляется. Физически это выражается в увеличении удельного сопротивления.

Примером использования зависимости удельного сопротивления от температуры служит работа лампы накаливания. Вольфрамовая спираль, из которой сделана нить накала, в момент включения имеет малое удельное сопротивление. Бросок тока в момент включения быстро ее разогревает, удельное сопротивление увеличивается, а ток – уменьшается, становясь номинальным.

Тот же процесс происходит и с нагревательными элементами из нихрома. Поэтому и рассчитать их рабочий режим, определив длину нихромовой проволоки известного сечения для создания требуемого сопротивления, не получается. Для расчетов нужно удельное сопротивление нагретой проволоки, а в справочниках приведены значения для комнатной температуры. Поэтому итоговую длину спирали из нихрома подгоняют экспериментально. Расчетами же определяют примерную длину, а при подгонке понемногу укорачивают нить участок за участком.

Температурный коэффициент сопротивления

Но не во всех устройствах наличие зависимости удельного сопротивления проводников от температуры приносит пользу. В измерительной технике изменение сопротивления элементов схемы приводит к появлению погрешности.

Для количественного определения зависимости сопротивления материала от температуры введено понятие температурного коэффициента сопротивления (ТКС) . Он показывает, насколько изменяется сопротивление материала при изменении температуры на 1°С.

Для изготовления электронных компонентов – резисторов, используемых в схемах измерительной аппаратуры, применяются материалы с низким ТКС. Они стоят дороже, но зато параметры устройства не изменяются в широком диапазоне температур окружающей среды.

Но свойства материалов с высоким ТКС тоже используются. Работа некоторых датчиков температуры основана на изменении сопротивления материала, из которого изготовлен измерительный элемент. Для этого нужно поддерживать стабильное напряжение питания и измерять ток, проходящий через элемент. Откалибровав шкалу прибора, измеряющего ток, по образцовому термометру, получают электронный измеритель температуры. Этот принцип используется не только для измерений, но и для датчиков перегрева. Отключающих устройство при возникновении ненормальных режимов работы, приводящих к перегреву обмоток трансформаторов или силовых полупроводниковых элементов.

Используются в электротехнике и элементы, изменяющие свое сопротивление не от температуры окружающей среды, а от тока через них – терморезисторы . Пример их использования – системы размагничивания электронно-лучевых трубок телевизоров и мониторов. При подаче напряжения сопротивление резистора минимально, ток через него проходит в катушку размагничивания. Но этот же ток нагревает материал терморезистора. Его сопротивление увеличивается, уменьшая ток и напряжение на катушке. И так – до полного его исчезновения. В итоге на катушку подается синусоидальное напряжение с плавно уменьшающейся амплитудой, создающее в ее пространстве такое же магнитное поле. Результат – к моменту разогрева нити накала трубки она уже размагничена. А схема управления остается в запертом состоянии, пока аппарат не выключат. Тогда терморезисторы остынут и будут готовы к работе снова.

Явление сверхпроводимости

А что будет, если температуру материала уменьшать? Удельное сопротивление будет уменьшаться. Есть предел, до которого уменьшается температура, называемый абсолютным нулем . Это —273°С . Ниже этого предела температур не бывает. При этом значении удельное сопротивление любого проводника равно нулю.

При абсолютном нуле атомы кристаллической решетки перестают колебаться. В итоге электронное облако движется между узлами решетки, не соударяясь с ними. Сопротивление материала становится равным нулю, что открывает возможности для получения бесконечно больших токов в проводниках небольших сечений.

Явление сверхпроводимости открывает новые горизонты для развития электротехники. Но пока еще существуют сложности, связанные с получением в бытовых условиях сверхнизких температур, необходимых для создания этого эффекта. Когда проблемы будут решены, электротехника перейдет на новый уровень развития.

Примеры использования значений удельного сопротивления при расчетах

Мы уже познакомились с принципами расчета длины нихромовой проволоки для изготовления нагревательного элемента. Но есть и другие ситуации, когда необходимы знания удельных сопротивлений материалов.

Для расчета контуров заземляющих устройств используются коэффициенты, соответствующие типовым грунтам. Если же тип грунта в месте устройства контура заземления неизвестен, то для правильных расчетов предварительно измеряют его удельное сопротивление. Так результаты расчетов оказываются точнее, что исключает подгонку параметров контура при изготовлении: добавление числа электродов, приводящее к увеличению геометрических размеров заземляющего устройства.

Удельное сопротивление материалов, из которых изготовлены кабельные линии и шинопроводы, используется для расчетов их активного сопротивления. В дальнейшем при номинальном токе нагрузки с его помощью рассчитывается величина напряжения в конце линии . Если его величина окажется недостаточной, то заблаговременно увеличивают сечения токопроводов.

На опыте установлено, что сопротивление R металлического проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А :

R = ρL/А (26.4)

где коэффициент ρ называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.

Типичные значения ρ для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)

Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению:

σ = 1/ρ (26.5)

σ называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость измеряется в единицах (Ом·м) -1 .

Удельное сопротивление вещества зависит от температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с повышением температуры атомы движутся быстрее, их расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с температурой практически линейно:

где ρ T — удельное сопротивление при температуре Т , ρ 0 — удельное сопротивление при стандартной температуре Т 0 , а α — температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление полупроводника с повышением температуры может уменьшаться (хотя и не всегда).

Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от второй и третьей степеней температуры:

ρ T = ρ 0 (1+αТ + + βТ 2 + γТ 3),

где коэффициенты β и γ обычно очень малы (мы положили Т 0 = 0°С), но при больших Т вклад этих членов становится существенным.

При очень низких температурах удельное сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью; впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое сопротивление ртути внезапно падало до нуля.

Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.

В последние годы сверхпроводимость интенсивно исследуется с целью выяснить ее механизм и найти материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.

Что такое электрический ток

На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.

Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l .

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

• Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
• Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
• Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l )/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

Электросопротивление проводов

Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.

В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.

Выбор сечения кабеля

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Электросопротивление других металлов

Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:

• Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
• Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
• Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
• Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
• Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.

Индуктивное сопротивление

Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.

Материалы для электрического сопротивления: специальный металл: FURUKAWA TECHNO MATERIAL

% PDF-1.4 % 117 0 объект > эндобдж xref 117 39 0000000015 00000 н. 0000001957 00000 н. 0000002049 00000 н. 0000002071 00000 н. 0000002424 00000 н. 0000002575 00000 н. 0000002835 00000 н. 0000003100 00000 н. 0000003370 00000 н. 0000003639 00000 н. 0000003904 00000 н. 0000004174 00000 п. 0000004444 00000 н. 0000004713 00000 н. 0000004980 00000 н. 0000005242 00000 н. 0000005505 00000 н. 0000005756 00000 н. 0000005889 00000 н. 0000006029 00000 н. 0000006309 00000 п. 0000006722 00000 н. 0000007375 00000 н. 0000007508 00000 н. 0000007788 00000 н. 0000007970 00000 п. 0000008143 00000 п. 0000008321 00000 п. 0000008494 00000 п. 0000011284 00000 п. 0000012783 00000 п. 0000033905 00000 п. 0000038812 00000 п. 0000047305 00000 п. 0000051250 00000 п. 0000055399 00000 п. 0000055947 00000 п. 0000056348 00000 п. 0000056758 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > эндобдж 120 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Group> / Annots [133 0 R 132 0 R 131 0 R 130 0 R 129 0 R 128 0 R 127 0 R 126 0 R 125 0 R 124 0 R 123 0 R 122 0 R 121 0 R] >> эндобдж 121 0 объект >>> эндобдж 122 0 объект >>> эндобдж 123 0 объект >>> эндобдж 124 0 объект >>> эндобдж 125 0 объект >>> эндобдж 126 0 объект >>> эндобдж 127 0 объект >>> эндобдж 128 0 объект >>> эндобдж 129 0 объект >>> эндобдж 130 0 объект >>> эндобдж 131 0 объект >>> эндобдж 132 0 объект >>> эндобдж 133 0 объект >>> эндобдж 134 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 136 0 объект > / W [1 [192 186 266 186 476 476 476 476 476 476 559 580 450 337 467 346 470 230 464 423 459 331 302 277 971]] / FontDescriptor 141 0 R >> эндобдж 137 0 объект > / W [1 [190 302 405 405 204 286 204 455 476 476 476 476 476 476 476 476 476 269 840 613 573 673 709 558 532 748 322 853 746 546 612 483 641 555 406 489 405 497 420 262 438 495 238 448 231 753 500 492 490 324 345 294 487 421 639 431 387 1015 542 561]] / FontDescriptor 142 0 R >> эндобдж 138 0 объект > эндобдж 139 0 объект > эндобдж 140 0 объект > / Вт [1 [160 142 558 498 699 813 566 443 368 371 455 378 219 395 453 202 195 458 455 283 310 255 446 377 384 949 470]] / FontDescriptor 144 0 R >> эндобдж 141 0 объект > эндобдж 142 0 объект > эндобдж 143 0 объект > эндобдж 144 0 объект > эндобдж 145 0 объект > транслировать xZ ێ 5} b | H; 3 «B $ SnWm {v & -qS.Ư? V ׽ n [xb z 6-E ~ 6 {-, Ѳzt 읔 # 67oG ~ = I% sevCitrc ׵ eH% ([eu ܈ RB & ~ | E% 3 ߨ I9qS6C ?? d_- 0 / iMeH

Стандартный метод испытания удельного сопротивления материалов электропроводников

Лицензионное соглашение ASTM

ВАЖНО — ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ ДАННЫЕ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННОГО ПРОДУКТА ASTM.
Приобретая подписку и нажимая на это соглашение, вы вступаете в контракт и подтверждаете, что вы прочитали это Лицензионное соглашение, что вы понимаете и соглашаетесь соблюдать его условия.Если вы не согласны с условиями настоящего Лицензионного соглашения, незамедлительно выйдите с этой страницы, не вводя продукт ASTM.

1. Право собственности:
Этот продукт защищен авторским правом, как компиляция и как отдельные стандарты, статьи и / или документы («Документы») ASTM («ASTM»), 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, США, за исключением случаев, когда это может быть прямо указано в тексте отдельных Документов.Все права защищены. Ты (Лицензиат) не имеет права собственности или других прав на Продукт ASTM или Документы. Это не распродажа; все права, титул и интерес к продукту или документам ASTM (как в электронном файле, так и на бумажном носителе) принадлежат ASTM. Вы не можете удалять или скрывать уведомление об авторских правах или другое уведомление, содержащееся в продукте или документах ASTM.

2.Определения.

A. Типы лицензиатов:

(i) Индивидуальный пользователь:
отдельный уникальный компьютер с индивидуальным IP-адресом;

(ii) Одно место:
одно географическое положение или несколько сайты в пределах одного города, которые являются частью единой организационной единицы, управляемой централизованно; например, разные кампусы одного и того же университета в одном городе управляются централизованно.

(iii) Multi-Site:
организация или компания с независимое управление несколькими локациями в одном городе; или организация или компания, расположенная более чем в одном городе, штате или стране, с центральной администрацией для всех местоположений.

B. Авторизованные пользователи:
любое лицо, подписавшееся к этому продукту; если лицензия сайта, также включает зарегистрированных студентов, преподавателей или сотрудников, или сотрудником Лицензиата на Единственном или Многократном сайте.

3. Ограниченная лицензия.
ASTM предоставляет Лицензиату ограниченное, отзывная, неисключительная, непередаваемая лицензия на доступ посредством одного или нескольких авторизованные IP-адреса и в соответствии с условиями настоящего Соглашения для использования разрешенный и описанный ниже, каждый Продукт ASTM, на который подписался Лицензиат.

А.Конкретные лицензии:

(i) Индивидуальный пользователь:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать единичные копии отдельных Документов или частей таких Документов исключительно для личного использования Лицензиатом. То есть Лицензиат может получить доступ к электронному файлу Документа (или его части) и загрузить его. Документа) для временного хранения на одном компьютере с целью просмотра и / или печать одной копии Документа для индивидуального использования.Ни электронный файл, ни единственная бумажная копия может быть воспроизведена в любом случае. Кроме того, электронная файл не может быть распространен где-либо еще через компьютерные сети или иным образом. Это электронный файл нельзя отправить по электронной почте, загрузить на диск, скопировать на другой жесткий диск или в противном случае поделился. Отпечаток одной бумажной копии может быть передан другим лицам только для их внутреннее использование в вашей организации; это не может быть скопировано.Отдельный документ загружен не могут быть проданы или перепроданы, сданы в аренду, сданы в аренду или сублицензированы.

(ii) Лицензии для одного и нескольких сайтов:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать единичные копии отдельных Документов или их частей для личного пользования Авторизованного пользователя. использовать и передавать такие копии другим Авторизованным пользователям Лицензиата в компьютерной сети Лицензиата;

(c) , если образовательное учреждение, Лицензиату разрешено предоставлять бумажные копии отдельных Документов для отдельных студентов (Авторизованных пользователей) в классе в месте нахождения Лицензиата;

(d) право показывать, скачивать и распространять бумажные копии Документов для обучения Авторизованных пользователей или групп Авторизованных пользователей.

(e) Лицензиат берет на себя всю необходимую аутентификацию и процессы проверки, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к продукту ASTM.

(f) Лицензиат предоставит ASTM список авторизованных IP-адреса (числовые IP-адреса домена) и, если мультисайтовый, список авторизованных сайтов.

Б.Запрещенное использование.

(i) Эта Лицензия описывает все разрешенные виды использования. Любой другой использование запрещено, является нарушением настоящего Соглашения и может привести к немедленному прекращению действия настоящей Лицензии.

(ii) Авторизованный пользователь не может производить этот Продукт, или Документы, доступные любому, кроме другого Авторизованного пользователя, по ссылке в Интернете, или разрешив доступ через свой терминал или компьютер; или другими подобными или отличными способами или приспособлениями.

(iii) В частности, никто не имеет права передавать, копировать, или распространять любой Документ любым способом и для любых целей, кроме описанных в Разделе 3 настоящей Лицензии без предварительного письменного разрешения ASTM. Особенно, за исключением случаев, описанных в Разделе 3, никто не может без предварительного письменного разрешения ASTM: (а) распространять или пересылать копию (электронную или иную) любой статьи, файла, или материал, полученный из любого Продукта или Документа ASTM; (б) воспроизводить или фотокопировать любые стандарт, статья, файл или материал из любого продукта ASTM; (c) изменять, модифицировать, адаптировать, или переводить любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM; (d) включать любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM или Документировать в других произведениях или иным образом создавать производные работы на основе любых материалов полученные из любого Продукта или Документа ASTM; (e) взимать плату за копию (электронную или в противном случае) любого стандарта, статьи, файла или материала, полученного из любого продукта ASTM или Документ, за исключением обычных затрат на печать / копирование, если такое воспроизведение разрешено. в соответствии с разделом 3; или (f) систематически загружать, архивировать или централизованно хранить существенные части стандартов, статей, файлов или материалов, полученных из любого продукта ASTM или Документ.Включение печатных или электронных копий в учебные пакеты или электронные резервы, или для дистанционного обучения, не разрешено данной Лицензией и запрещено без Предварительное письменное разрешение ASTM.

(iv) Лицензиату запрещается использовать Продукт или доступ к Продукт для коммерческих целей, включая, помимо прочего, продажу Документов, материалы, использование Продукта за плату или массовое воспроизведение или распространение Документов в любой форме; Лицензиат также не может взимать с Авторизованных пользователей специальные сборы за использование Продукт выходит за рамки разумных затрат на печать или административные расходы.

C. Уведомление об авторских правах . Все копии материалов из ASTM Продукт должен иметь надлежащее уведомление об авторских правах на название ASTM, как показано на начальной странице. каждого стандарта, статьи, файла или материала. Скрытие, удаление или изменение уведомление об авторских правах не допускается.

4. Обнаружение запрещенного использования.

A. Лицензиат несет ответственность за принятие разумных мер. для предотвращения запрещенного использования и незамедлительно уведомлять ASTM о любых нарушениях авторских прав или запрещенное использование, о котором становится известно Лицензиату. Лицензиат будет сотрудничать с ASTM в расследовании любого такого запрещенного использования и предпримет разумные меры для обеспечения прекращение такой деятельности и предотвращение ее повторения.

B. Лицензиат должен приложить все разумные усилия для защиты Продукт от любого использования, которое не разрешено в соответствии с настоящим Соглашением, и уведомляет ASTM о любом использовании, о котором он узнает или о котором сообщается.

5. Постоянный доступ к продукту.
ASTM оставляет за собой право прекратить действие настоящей Лицензии после письменного уведомления, если Лицензиат существенно нарушит условия настоящего Соглашения.Если Лицензиат не оплачивает ASTM лицензию или при оплате подписки ASTM предоставит Лицензиату 30-дневный период в течение который исправит такое нарушение. Период исправления существенных нарушений не предусмотрен. относящиеся к нарушениям Раздела 3 или любому другому нарушению, которое может привести к непоправимому вред. Если подписка Лицензиата на Продукт ASTM прекращается, дальнейший доступ к онлайн-база данных будет отклонена.Если Лицензиат или Уполномоченные пользователи существенно нарушат этой Лицензии или запрещенного использования материала в любом продукте ASTM, ASTM оставляет за собой право право отказать Лицензиату в любом доступе к Продукту ASTM по собственному усмотрению ASTM.

6. Форматы доставки и услуги.

A. Некоторые продукты ASTM используют стандартный Интернет-формат HTML. ASTM оставляет за собой право изменить такой формат после уведомления Лицензиата за три [3] месяца, хотя ASTM приложит разумные усилия для использования общедоступных форматов. Лицензиат и Авторизованные пользователи несут ответственность за получение за свой счет подходящие подключения к Интернету, веб-браузеры и лицензии на любое необходимое программное обеспечение для просмотра продуктов ASTM.

B. Продукты ASTM также доступны в Adobe Acrobat (PDF) Лицензиату и его Авторизованным пользователям, которые несут полную ответственность за установку и настройте соответствующее программное обеспечение Adobe Acrobat Reader.

C. ASTM приложит разумные усилия для обеспечения доступа в режиме онлайн. доступны на постоянной основе. Доступность будет зависеть от периодической прерывание и простой для обслуживания сервера, установки или тестирования программного обеспечения, загрузка новых файлов и причины, не зависящие от ASTM. ASTM не гарантирует доступ, и не будет нести ответственности за ущерб или возмещение, если Продукт станет временно недоступным, или если доступ становится медленным или неполным из-за процедур резервного копирования системы, Интернет объем трафика, апгрейды, перегрузка запросов к серверам, общие сбои сети или задержки, или любая другая причина, которая может время от времени сделать Продукт недоступным для Лицензиата или Авторизованных пользователей Лицензиата.

7. Условия и комиссии.

A. Срок действия настоящего Соглашения составляет _____________ («Срок подписки»). Доступ к продукту предоставляется только на период подписки. Настоящее Соглашение остается в силе. впоследствии на последующие Периоды подписки, если годовая абонентская плата, как таковая, может время от времени меняются, оплачиваются.Лицензиат и / или ASTM имеют право расторгнуть настоящее Соглашение. по окончании Срока подписки путем письменного уведомления не менее чем за 30 дней.

B. Пошлины:

8. Поверка.
ASTM имеет право проверить соответствие с настоящим Соглашением, за его счет и в любое время в ходе обычной деятельности часы.Для этого ASTM привлечет независимого консультанта при соблюдении конфиденциальности. соглашения, для проверки использования Лицензиатом Продукции и / или Документов ASTM. Лицензиат соглашается разрешить доступ к своей информации и компьютерным системам для этой цели. Проверка состоится после уведомления не менее чем за 15 дней, в обычные рабочие часы и в способом, который не препятствует необоснованному вмешательству в деятельность Лицензиата.Если проверка выявляет нелицензионное или запрещенное использование продуктов или документов ASTM, Лицензиат соглашается возместить ASTM расходы, понесенные при проверке, и возместить ASTM для любого нелицензионного / запрещенного использования. Запуская эту процедуру, ASTM не отказывается от любое из его прав на обеспечение соблюдения настоящего Соглашения или защиту своей интеллектуальной собственности путем любыми другими способами, разрешенными законом.Лицензиат признает и соглашается с тем, что ASTM может включать определенная идентифицирующая или отслеживающая информация в продуктах ASTM, доступных на Портале.

9. Пароли:
Лицензиат должен немедленно уведомить ASTM о любом известном или предполагаемом несанкционированном использовании его пароля (паролей), а также о любом известном или подозреваемом нарушение безопасности, в том числе утеря, кража, несанкционированное раскрытие такого пароля или любой несанкционированный доступ или использование Продукта ASTM.Лицензиат несет полную ответственность для сохранения конфиденциальности своего пароля (паролей) и для обеспечения авторизованного доступ и использование продукта ASTM. Личные учетные записи / пароли не могут быть переданы.

10. Отказ от гарантии:
Если иное не указано в настоящем Соглашении, все явные или подразумеваемые условия, заявления и гарантии, включая любые подразумеваемые гарантия товарной пригодности, пригодности для определенной цели или ненарушения прав отклоняются, за исключением тех случаев, когда эти заявления об ограничении ответственности считаются недействительными.

11. Ограничение ответственности:
В не запрещенных законом случаях, ни при каких обстоятельствах ASTM не несет ответственности за любую потерю, повреждение, потерю данных или за специальные, косвенные, косвенные или штрафные убытки, независимо от теории ответственности, возникшие в результате или связанные с использованием Продукции ASTM или загрузкой Документов ASTM. Ни при каких обстоятельствах ответственность ASTM не будет превышать сумму, уплаченную Лицензиатом в соответствии с настоящим Лицензионным соглашением.

12. Общие.

A. Прекращение действия:
Настоящее Соглашение действует до прекращено. Лицензиат может прекратить действие настоящего Соглашения в любое время, уничтожив все копии. (на бумажном носителе, в цифровом формате или на любом носителе) Документов ASTM и прекращение любого доступа к Продукту ASTM.

B. Применимое право, место проведения и юрисдикция:
Настоящее Соглашение должно толковаться и толковаться в соответствии с законодательством Содружество Пенсильвании.Лицензиат соглашается подчиниться юрисдикции и месту проведения в суд штата и федеральный суд Пенсильвании по любому спору, который может возникнуть в связи с этим Соглашение. Лицензиат также соглашается отказаться от любых требований иммунитета, которыми он может обладать.

C. Интеграция:
Настоящее Соглашение является полным соглашением между Лицензиатом и ASTM в отношении его предмета. Он заменяет все предыдущие или одновременные устные или письменные сообщения, предложения, заявления и гарантии и имеет преимущественную силу над любыми противоречащими или дополнительными условиями любого предложения, заказа, подтверждения, или иное общение между сторонами, касающееся его предмета в течение срока настоящего Соглашения.Никакие изменения настоящего Соглашения не будут иметь обязательной силы, кроме как в письменной форме. и подписано уполномоченным представителем каждой стороны.

D. Назначение:
Лицензиат не имеет права уступать или передавать свои права по настоящему Соглашению без предварительного письменного разрешения ASTM.

E. Налоги.
Лицензиат должен платить все применимые налоги, кроме налогов на чистую прибыль ASTM, возникающую в результате использования Лицензиатом Продукта ASTM и / или права, предоставленные по настоящему Соглашению.

Контроль электрического сопротивления и магнитосопротивления с помощью миграции ионов кислорода под действием электрического поля в одиночном проводе GdOx

Электрические и оптические измерения миграции ионов

На рис. 1c – e показано изменение продольного сопротивления во времени ( ρ _xx ) трех разных образцов. Для контроля разницы сопротивлений фиксировался ток, величина которого соответствовала электрическому полю 10 ⁴ –10 ⁵ В / м в зависимости от сопротивления.Удельное сопротивление частично окисленного Gd, то есть SiN _x / GdO _x и TaO _x / GdO _x (рис. 1c, d), резко снизилось со временем, в то время как металлический Gd был почти постоянным во времени (рис. 1д).

Это большое уменьшение удельного сопротивления указывает на то, что процесс восстановления от изоляционного GdO _x до металлоподобного Gd происходит, когда ионы кислорода приводятся в действие электрическим полем.Чтобы предоставить более прямые доказательства, мы измерили изменение цвета TaO _x / GdO _x в реальном времени с помощью оптического микроскопа, поскольку изменение концентрации ионов кислорода отражается в изменении оптического контраста ²⁰ . Сначала мы приложили отрицательное электрическое поле в течение 1000 с, чтобы подтолкнуть ионы кислорода к правому краю провода, а затем изменили полярность электрического поля. На рис. 1е показаны изображения, полученные с помощью оптического микроскопа, после изменения полярности электрического поля.Мы установили исходное изображение ( t = 0) в качестве фонового изображения и вычли его из всех остальных изображений, сделанных при t > 0. Черная область указывает на уменьшение количества ионов кислорода, а белая область представляет увеличение кислорода. ионы. Результат показывает, что накопленные ионы кислорода движутся к аноду под действием электрического поля.

На рис. 1g показаны изменения сопротивлений электродов A – B и B – C, которые были измерены одновременно с оптическими изображениями.Результаты показывают, что существует временная задержка в изменении сопротивления между физически разделенными областями, что позволяет предположить, что изменение удельного сопротивления вызвано миграцией ионов кислорода, вызываемой электрическим полем. Чтобы еще раз подтвердить миграцию кислорода, мы измерили задержку по времени, изменив электрическое поле. Рисунок 1h ясно показывает, что временная задержка уменьшается с увеличением электрического поля, что согласуется с моделью миграции кислорода. Мы наблюдали подобное движение ионов кислорода в SiN _x / GdO _x , но для металлического Gd мы не наблюдали никакого изменения цвета (дополнительная информация 2).Все эти наблюдения предполагают, что изменение удельного сопротивления, наблюдаемое в GdO _x , происходит из-за процессов окисления и восстановления под действием электрического поля, вызванных боковой миграцией ионов кислорода (дальнейшие обсуждения представлены в дополнительной информации 3 и 4).

Энергетические барьеры для миграции ионов

Затем мы исследовали миграцию ионов кислорода более количественно. На рисунке 2а показано изменение сопротивления в зависимости от времени в GdO _x при температурах от 75 ° C до 90 ° C с интервалом 5 ° C.Здесь температуры были установлены выше, чем комнатная температура, чтобы получить быстрое изменение сопротивления (то есть быструю миграцию ионов кислорода). Мы приложили электрическое поле 1 × 10 ⁴ В / м. По мере увеличения температуры крутизна изменения сопротивления увеличивается как для процессов окисления, так и для процессов восстановления. Это означает, что ионное движение происходит в процессе термической активации. {\ mathrm {low}} \) = 4.{\ mathrm {high}} \) = 5,01 кОм), как показано на рис. 3. Было приложено электрическое поле 1 × 10 ⁴ В / м. Положительный наклон указывает на процесс окисления, а отрицательный наклон соответствует процессу восстановления. Здесь ΔTime = время – время при 5,00 кОм. b График Аррениуса, полученный из a . Подробная функция подгонки обсуждается в дополнительной информации 5 и 6. c Вариант в R _xx , полученный в процессе восстановления в устройстве GdO _x при различных температурах.Здесь все измерения проводились в вакуумной камере при давлении 10 мбар и влажности 0,7%.

Полученные энергетические барьеры составили 0,49 ± 0,04 и 0,48 ± 0,01 эВ для окислительного и восстановительного процессов соответственно. Эти значения намного меньше, чем энергия связи Gd-O в оксиде гадолиния (Gd ₂ O ₃ ), но сопоставимы с ранее сообщенным энергетическим барьером диффузии ионов кислорода ¹³ . Это говорит о том, что движение ионов кислорода в GdO _x происходит через последовательные скачки от Gd ₂ O ₃ к Gd.В этом процессе энергия, используемая для разрушения старой связи и энергия, используемая для создания новой связи, почти одинакова, поэтому энергетический барьер для движения ионов кислорода может быть небольшим ¹⁴ . Следует отметить, что полученные здесь энергетические барьеры отличаются от таковых в вертикально уложенных гетероструктурах. В гетероструктурах энергетические барьеры выше наших и асимметричны для окисления и восстановления (энергетический барьер для процесса восстановления выше, чем для процесса окисления) ¹⁸ .Учитывая, что диффузионный энергетический барьер зависит от концентрации ионов кислорода ²¹ , меньший энергетический барьер в нашем устройстве, возможно, связан с низкой концентрацией кислорода в нашем GdO _x , что может поддерживаться низким удельным сопротивлением нашего GdO _x (~ 10 ³ мкОм · см) по сравнению с GdO _x в предыдущих работах (~ 10 ¹¹ мкОм · см) ¹⁸ . Асимметрия энергетического барьера в гетероструктурах возникает из-за того, что окисление и восстановление происходят в результате движения ионов кислорода через границы раздела между разнородными слоями.В нашем случае, с другой стороны, окисление и восстановление происходят в одном слое проволоки GdO _x за счет бокового движения ионов кислорода, что приводит к аналогичным энергетическим барьерам для окисления и восстановления.

Следует также отметить, что, несмотря на наличие схожих энергетических барьеров, процессы окисления и восстановления не совсем эквивалентны в наших проволоках GdO _x . Об этом можно судить по небольшому смещению, показанному на рис. 2b. Смещение указывает на то, что процесс восстановления идет медленнее, чем процесс окисления, из-за градиента концентрации ионов кислорода ²² .В процессе восстановления распределенные ионы кислорода возбуждаются электрическим полем и накапливаются на аноде. С другой стороны, в процессе окисления накопленные ионы кислорода распределяются по проволоке. В результате диффузия ионов, вызванная градиентом концентрации, добавляется к миграции ионов, индуцированной электрическим полем, для процесса окисления, в то время как она вычитается для процесса восстановления. Это приводит к несколько разным скоростям изменения сопротивления для окисления и восстановления (для более количественного анализа см. Дополнительную информацию 5 и 6).

Поскольку ионы кислорода управляются процессом термической активации с конечными энергетическими барьерами, движение ионов обычно можно подавить при низкой температуре. На рисунке 2c показано изменение сопротивления провода GdO _x в зависимости от времени при различных температурах. Результаты показывают, что изменение сопротивления постепенно подавляется с понижением температуры, и сопротивление становится стабильным ниже 200 К, что позволяет предположить, что термическая активация ионов кислорода подавляется ниже 200 К.{\ mathrm {high}} \) = 3,06 кОм), как показано на рис. 3а. Сопротивление устройства периодически изменяется между двумя состояниями сопротивления, указывая на то, что ионы кислорода перемещаются вперед и назад внутри провода. Это управляемое квазилинейное изменение сопротивления устройства может быть использовано в искусственных синаптических устройствах ²² . На рис. 3а – в показано изменение сопротивления для различных электрических полей (0,55–1,64 × 10 ⁵ В / м). Электрические поля большей амплитуды и большей продолжительности приводят к большему изменению сопротивления.Если мы будем рассматривать сопротивление устройства как синаптическую нагрузку, то это явление очень точно имитирует характеристики передачи биологического синапса. Кроме того, знак изменения сопротивления также может контролироваться полярностью электрического поля, которое можно использовать для имитации функций потенцирования и подавления биологического синапса.

Продольное сопротивление ( R _xx ) при многократном переключении направления тока ( I ) под действием тока a 1 мА ( E = 0.55 × 10 ⁵ В / м), b 2 мА ( E = 1,1 × 10 ⁵ В / м) или c 3 мА ( E = 1,6 × 10 ⁵ В / м ) в устройстве SiN _x (3 нм) / GdO _x (10 нм). Когда R _xx < R _LOWER = 3,00 кОм или R _xx > R _HIGH = полярность 3,06 кОм соблюдалась, направление электрического поля было переключился.

Влияние миграции ионов на MR

Наконец, мы исследовали влияние ионов кислорода на MR GdO _x . Чтобы исследовать MR GdO _x , мы сначала контролировали удельное сопротивление устройства, прикладывая электрическое поле при комнатной температуре, как показано на рис. 1c, d, а затем охлаждали его до низкой температуры для стабилизации сопротивления. Применяя соответствующее электрическое поле при комнатной температуре, мы достигли двух различных состояний концентрации ионов кислорода с удельным сопротивлением, ρ _xx , значениями 2200 и 1700 мкОм · см.На рисунке 4а показано зависящее от температуры удельное сопротивление для двух образцов с контролируемой концентрацией кислорода (красный и синий символы) и металлического Gd (зеленый символ). Температурный коэффициент удельного сопротивления \ (\ frac {{{\ mathrm {d}} \ rho _ {xx}}} {{{\ mathrm {d}} T}} \) оказался положительным для металлического Gd. (зеленые символы), в то время как он был отрицательным для образцов с контролируемой концентрацией кислорода (красные и синие символы). Это указывает на то, что включения ионов кислорода заставляют систему проявлять более диэлектрическое состояние.

a Зависящее от температуры удельное сопротивление для GdO с контролируемой концентрацией кислорода _x (красный и синий символы) и металлический Gd (зеленый символ). b Удельное сопротивление трех образцов, зависящее от магнитного поля, при 10 К. Цвета соответствуют цветам a . c Отношение между 1/ ρ _xx и T ^−1/2 (данные перенесены из a ).Сплошные линии представляют собой аппроксимирующие кривые, основанные на формуле. (1).

MR был затем измерен при 10 K, что намного ниже температуры Кюри GdO _x (обсуждение температуры Кюри см. В дополнительной информации 7). Рисунок 4b показывает, что все три образца демонстрируют отрицательное МС, то есть сопротивление уменьшается с увеличением магнитного поля ²³ . В металлических ферромагнетиках отрицательное МС обычно связывают с подавлением магнонов (или спиновых флуктуаций) внешним магнитным полем ^23,24,25 .Однако здесь мы обнаружили, что наклон отрицательного MR можно значительно увеличить за счет увеличения концентрации ионов кислорода. Изменение MR достигло 20% при 9 Тл для образца ρ _xx = 2200 мкОм · см.

Большое усиление MR, наблюдаемое на рис. 4b, можно объяснить туннельным гигантским MR (туннельным GMR), который обычно появляется в неоднородных гранулированных пленках ^26,27,28 . В магнитно-неоднородных средах с невыровненными ферромагнитными элементами было обнаружено, что удельное сопротивление можно постепенно уменьшать путем приложения магнитного поля, поскольку магнитное поле выравнивает ферромагнитные элементы параллельно друг другу.Это приводит к состоянию с низким сопротивлением при туннельном транспорте.

Модель туннелирования может быть дополнительно подтверждена теорией перколяции. Согласно теории перколяции, в частично окисленных системах сосуществуют металлическая проводимость и прыжковая (или туннельная) проводимость. Тогда температурная зависимость удельного сопротивления может быть задана как ^28,29,30

$$ \ frac {1} {{\ rho _ {xx}}} = \ frac {1} {{\ rho _ { \ mathrm {t}}}} \ exp \ left ({- 2 \ sqrt {\ frac {c} {{kT}}}} \ right) + \ frac {1} {{\ rho _ {\ mathrm {c }}}}, $$

(1)

, где c — энергия активации для туннелирования электронов, ρ _t — удельное сопротивление туннельного канала и ρ _c — удельное сопротивление металлического канала.{- 1} \) по сравнению с T ^−1/2 для двух изолятороподобных образцов (перенесено из рис. 4а). Кривая показывает наилучшее соответствие, основанное на формуле. (1). Результаты показывают, что ρ _t = 2900 мкОм · см и ρ _c = 4200 мкОм · см для красной кривой и что ρ _t, = 2700 мкОм · см и ρ _c = 2900 мкОм · см для синей кривой. Это означает, что вклад туннельной проводимости сопоставим или даже больше, чем вклад металлической проводимости в нашем GdO _x , который подтверждает индуцированное туннелирование MR.Наконец, мы хотели бы подчеркнуть, что в отличие от предыдущих отчетов, где туннельный GMR контролировался составом материала ^26,27,28 , в нашем устройстве GdO _x MR можно легко контролировать, настраивая ион кислорода. миграция с помощью электрического поля.

Что такое низкое сопротивление?

Что означает низкое сопротивление?

Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко допускает движение электрического заряда.Это внутреннее свойство, которое количественно определяет, насколько сильно данный материал противостоит прохождению электрического тока. Удельное сопротивление обычно обозначается греческой буквой (ро). Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ — ом · метр (· м). Электропроводность или удельная проводимость обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению и измеряет способность материала проводить электрический ток.

Удельное сопротивление дает разумное приближение к коррозионной активности окружающей среды — как правило, чем ниже удельное сопротивление, тем более агрессивной является среда.

Corrosionpedia объясняет низкое удельное сопротивление

Низкое удельное сопротивление — это внутреннее свойство материала, которое позволяет легко перемещать электроны. И наоборот, материал с высоким удельным сопротивлением имеет высокое электрическое сопротивление и препятствует потоку электронов. Такие элементы, как медь и алюминий, известны своим низким уровнем удельного сопротивления. В частности, серебро и золото имеют очень низкое удельное сопротивление, но по очевидным причинам стоимости их использование ограничено.На удельное сопротивление влияет температура — для большинства материалов удельное сопротивление увеличивается с температурой. Исключение составляют полупроводники (например, кремний), в которых удельное сопротивление уменьшается с температурой.

Низкое сопротивление и коррозионная активность обратно пропорциональны. Удельное сопротивление грунта — один из многих факторов, влияющих на срок службы заглубленной конструкции. Грунты с высоким удельным сопротивлением обычно не так агрессивны, как грунты с низким удельным сопротивлением. Удельное сопротивление почвы может повлиять на выбор материала и расположение конструкции.

Чрезвычайно низкое удельное сопротивление (высокая проводимость) серебра характерно для металлов. Такой изолятор, как стекло, имеет низкую проводимость и высокое сопротивление.