Profil
Die Hauptaufgabe der Arbeitsgruppe ist die Darstellung und Bewahrung der Kapazitätseinheit Farad auf der Basis des Quanten-Hall-Widerstandes. Dieser Widerstand wird mit sogenannten GaAs-Heterostrukturen realisiert und ist ein hochpräziser und stabiler Fixpunkt, dessen Zahlenwert nur von fundamentalen Naturkonstanten abhängt. Von diesem quantisierten Widerstand wird nicht nur die Gleichstrom-Widerstandseinheit Ohm (Arbeitsgruppe 2.61), sondern auch die Kapazitätseinheit Farad abgeleitet. Dabei dient der mit Wechselstrom gemessene Quanten-Hall-Widerstand als Anfangspunkt einer Messkette von koaxialen Messbrücken, an deren Ende die zu kalibrierenden Kapazitätsnormale stehen. Diese Methode wurde an der PTB entwickelt und erlaubt eine unübertroffene relative Unsicherheit von 12·10‑9 (k = 2) für ein 10 pF Kapazitätsnormal.
Neben diesen gesetzlichen Aufgaben arbeitet die Arbeitsgruppe an der Optimierung der verwendeten Messbrücken und der Wechselstrom-Eigenschaften der GaAs-Heterostrukuren. Außerdem wird der Quanten-Hall-Effekt von Graphen mit Gleich- und Wechselstrom erforscht.
Forschung/Entwicklung
Die F&E-Tätigkeiten der Arbeitsgruppe umfassen
Optimierung und Weiterentwicklung der koaxialen Wechselstrom-Messbrücken
Optimierung der GaAs-Heterostrukturen für Wechselstrom-Messungen im Frequenzbereich von (1-5) kHz zusammen mit Fachbereich 2.53 Niedrigdimensionale Elektronensysteme
Erforschung des Quanten-Hall-Widerstandes von Graphen mit Gleich- und Wechselstrom bei Frequenzen bis 10 kHz. Ziel ist ein zukünftiges, anwendungsfreundlicheres Widerstands- und Impedanznormal. Diese Arbeit wird zusammen mit Fachbereich 2.53 Niedrigdimensionale Elektronensysteme im Rahmen des Europäischen Metrologie-Forschungsprogramms „GraphOhm“ durchgeführt.
Dienstleistungen
Unsere Arbeitsgruppe bietet keine Dienstleistungen an, sondern kalibriert die Sekundärnormale des Fachbereichs 2.1 Gleichstrom und Niederfrequenz, der die Kundenkalibrierungen durchführt. Die Nennwerte gängiger Sekundärnormale der Kapazität sind 10 pF und 100 pF. Darüber hinaus werden auch 10:1-Verhältnisse induktiver Spannungsteiler kalibriert. Die internationale Übereinstimmung dieser Einheit ist durch Vergleiche gewährleistet. Informationen zu unseren Kalibriermöglichkeiten finden Sie in unserer Datenbank.
Informationen
Die Aufgaben der Arbeitsgruppe basieren auf dem Quanten-Hall-Widerstand und dienen der hochpräzisen Realisierung der Kapazitätseinheit Farad. Um weitere Informationen zu diesen Themen zu erhalten, klicken Sie bitte auf die entsprechenden Links.