Realization of the farad from the dc quantum Hall effect with digitally-assisted impedance bridges

A new traceability chain for the derivation of the farad from dc quantum Hall effect has been implemented at INRIM. Main components of the chain are two new coaxial transformer bridges: a resistance ratio bridge, and a quadrature bridge, both operating at 1541 Hz. The bridges are energized and controlled with a polyphase direct-digital-synthesizer, which permits to achieve both main and auxiliary equilibria in an automated way; the bridges and do not include any variable inductive divider or variable impedance box. The relative uncertainty in the realization of the farad, at the level of 1000 pF, is estimated to be 64E-9. A first verification of the realization is given by a comparison with the maintained national capacitance standard, where an agreement between measurements within their relative combined uncertainty of 420E-9 is obtained.Comment: 15 pages, 11 figures, 3 table

Boundless plains

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Analisi sperimentale della conduttività longitudinale in dispositivi per effetto Hall quantistico

After a short introduction to the quantum Hall effect, following the model of extended and localised states, the effects of temperature and current on the longitudinal minimum conductivity, as reported by the literature, are discussed. Then the experimental data from two AlGaAs-GaAs heterojunction devices are presented, for several temperatures and currents: T = 2.1÷14.6 K; I = 1÷40 μA. After a short discussion of the current effect, a data processing technique is developed for the temperature data, based on the superposition of the two main transport mechanisms: thermal activation and Variable Range Hopping (VHR). Close to the centre of the minimum of the longitudinal conductivity, thermal activation dominates for higher temperatures and VHR for lower temperatures. Farther from the centre, for all temperatures, the VHR alone explains correctly the experimental data.Dopo una breve introduzione all'effetto Hall quantistico, con particolare riferimento al modello degli stati estesi e degli stati localizzati, si considerano gli effetti, sulla conduttività longitudinale nella zona di minimo, di temperatura e corrente secondo letteratura. Vengono quindi presentate le misure sperimentali effettuate su due dispositivi a eterogiunzione AlGaAs-GaAs, per varie temperature e correnti di misura: T = 2.1÷14.6 K; I = 1÷40 μA. Dopo una breve discussione sull’effetto della corrente, viene sviluppata una tecnica di elaborazione e interpolazione dei dati in temperatura che considera la sovrapposizione dei due principali meccanismi di trasporto: l’attivazione termica e il Variable Range Hopping (VHR). Nell’intorno del centro del minimo di conduttività longitudinale, il meccanismo di attivazione termica domina alle temperature più elevate e il VHR alle temperature più basse. Spostandosi verso i bordi del minimo, a tutte le temperature considerate, il VHR è in grado da solo di interpretare correttamente i dati sperimentali