納米測量的基本原理

對(duì)納米元器件的電測量——電壓、電阻和電流——都帶來了一些特有的困難，而且本身容易產(chǎn)生誤差。研發(fā)涉及量子水平上的材料與元器件，這也給人們的電學(xué)測量工作帶來了種種限制。在任何測量中，靈敏度的理論極限是由電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲來決定的。電壓噪聲[1]與電阻的方根、帶寬和絕對(duì)溫度成正比。高的源電阻限制了電壓測量的理論靈敏度[2]。雖然完全可能在源電阻抗為1W的情況下對(duì)1mV的信號(hào)進(jìn)行測量，但在一個(gè)太歐姆的信號(hào)源上測量同樣的1mV的信號(hào)是現(xiàn)實(shí)的。即使源電阻大幅降低至1MW，對(duì)一個(gè)1mV的信號(hào)的測量也接近了理論極限，因此要使用一個(gè)普通的數(shù)字多用表（DMM）進(jìn)行測量將變得十分困難。

除了電壓或電流靈敏度不夠高之外，許多DMM在測量電壓時(shí)的輸入偏移電流很高，而相對(duì)于那些納米技術(shù)[3]常常需要的、靈敏度更高的低電平DC測量儀器[4]而言，DMM的輸入電阻又過低。這些特點(diǎn)增加了測量的噪聲，給電路帶來不必要的干擾，從而造成測量的誤差。

系統(tǒng)搭建完畢后，必須對(duì)其性能進(jìn)行校驗(yàn)，而且消除潛在的誤差源。誤差的來源可以包括電纜、連接線、探針[5]、沾污和熱量。下面的章節(jié)中將對(duì)降低這些誤差的一些途徑進(jìn)行探討。

安全一直是必須認(rèn)真考慮的問題。電測量工具會(huì)輸出有危險(xiǎn)的、甚至是致命的電壓和電流。清楚儀器使用中何時(shí)會(huì)發(fā)生這些情形顯得極為重要，只有這樣人們才能采取恰當(dāng)?shù)陌踩婪妒侄?。?qǐng)認(rèn)真閱讀并遵從各種工具附帶的安全指示。