恒温提拉涂膜机

文章名称：Imaging the Meissner effect in hydride superconductors using quantum sensors期刊：Nature IF 64.8文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07026-7 压力的存在能够直接改变微观相互作用，为凝聚相和地球物理现象的探索提供一个强大的调谐旋钮。兆巴(1 Mbar=100 GPa)压力区域的研究极具前沿代表，科学家们可在该压力区域研究高温超导材料的结构与相变。然而，在该高压环境中，许多传统的测量技术都失败了。针对此问题，美伯克利大学的N.Y.Yao教授团队利用干式封闭循环桌面式光学低温恒温器（attocube attoDRY800）突破性的在兆巴压力下以亚微米空间分辨率对金刚石砧单元内局部实现磁力测量的能力。相关研究内容以《Imaging the Meissner effect in hydride superconductors using quantum sensors》为题，在国际SCI期刊《Nature》上发表。该课题组将浅层氮空位色心直接植入铁砧中（见图1），选择与氮空位色心固有对称性相兼容的晶体切割，以实现在兆巴压力下的功能。文章中对最近发现的氢化物超导体CeH9进行了表征。通过同时进行磁学测量和电输运测量，观察到超导性的双重特征：迈斯纳效应的抗磁特性和电阻急剧下降到接近于零。通过局部映射抗磁响应和通量捕获，直接对超导区域的几何形状进行成像，在微米尺度上显示出明显的不均匀性（见图2d)。图1：兆巴压力下的NV色心传感测量。1a为样品加载示意图显示CeH9在两个相对的砧之间压缩。图2：CeH9的局部抗磁性。2a，2b: 同一个样品中两个不同位置处，在零场冷却到温度T Tc时收集的ODMR光谱。2c: 样品S2的共聚焦荧光图像。2d：通过在不同的空间点进行ODMR光谱测量，可以确定一个约10 μm的局部抗磁性的子区域（用d中的虚线表示）。利用这个信号可以识别CeH9已经成功合成的区域。 值得指出的是，该团队利用干式封闭循环桌面式光学低温恒温器（attocube attoDRY800）搭载实验所需的共聚焦荧光显微镜对NV色心进行了测量，见图3。该研究工作将量子传感带到兆巴边界，并使超氢化物材料合成的闭环优化成为可能。 图3：本实验的设备硬件与校正。3a: 用于产生磁场的设备包括一个定制的电磁铁，位于低温恒温器的电磁屏蔽外。3b：在样品S1的四个位置的不同冷却条件下的校准。3c: 样品S1的共聚焦荧光图像。3d: 在桌面式光学低温恒温器attoDRY800真空罩内部的图像显示DAC，冷指和热连接。 attoDRY800桌面式光学低温恒温器（见图4）是由德国attocube公司研发的一款干式闭循环低温恒温器，光学平台与系统冷头高度耦合，系统可提供4K到室温的变温环境。设备具有极低的震动噪音，已在国内外课题组广泛应用于量子通信、量子点发光、半导体材料、二维材料等研究领域。根据典型实验所需，该产品设计了几种标准真空罩方便用户进行拉曼、荧光等常见的测量手段对材料进行光-电-磁物理性质的变温测量。图4. attoDRY800桌面式光学低温恒温器- 可以选配低温物镜，低温位移台以及其他定制配置。 attoDRY800桌面式光学低温恒温器已经在北京大学，半导体所，国家纳米科学中心等单位顺利运行，持续助力各个课题组的科研工作。图5为常见的的低温物镜兼容真空罩，该真空罩内可配置attocube特有的低温消色差物镜以及纳米精度位移台。如果实验（例如光纤量子通信与open cavity等实验）需要更复杂的实验设计，我们可以根据用户的技术要求和偏好定制桌面上的真空罩。图5：常见配置-低温物镜兼容真空罩。 attoDRY800主要技术特点：☛ 光学平台和闭式循环低温恒温器完美地结合在一起☛ 提供无光学平台配置：全新一代独立光学低温恒温器attoDRY800xs☛ 宽温度范围（3.8 K…300 K），自动温度控制☛ 用户友好、多功能、模块化☛ 与低温消色差物镜兼容，数值孔径大于0.8☛ 可定制真空罩，标准样品空间：75mm直径。☛ 与典型光学桌的高度相同☛ 包含36根直流电线图6：全新一代独立光学低温恒温器attoDRY800xs- 冷头与光学面包板高度集成。 attoDRY800桌面式光学低温恒温器 部分发表文献：[1]. N.Y.Yao et al. Imaging the Meissner effect in hydride superconductors using quantum sensors. Nature 627, 73–79 (2024)[2]. Liying Jiao et al. 2D Air-Stable Nonlayered Ferrimagnetic FeCr2S4 Crystals Synthesized via Chemical Vapor Deposition. Advanced Materials 2024[3]. Yohannes Abate et al. Sulfur Vacancy Related Optical Transitions in Graded Alloys of MoxW1-xS2 Monolayers. Adv. Optical Mater. 2024, 2302326[4]. Pablo P. Boix et al. Perovskite Thin Single Crystal for a High Performance and Long Endurance Memristor. Adv. Electron. Mater. 2024, 2300475[5]. Mauro Valeri et al. Generation and characterization of polarization-entangled states using quantum dot single-photon sources. 2024 Quantum Sci. Technol. 9 025002[6]. Ajit Srivastava, et al Quadrupolar–dipolar excitonic transition in a tunnel-coupled van der Waals heterotrilayer. Nature Materials 22, 1478–1484 (2023)[7]. Hanlin Fang et al. Localization and interaction of interlayer excitons in MoSe2/WSe2 heterobilayers. Nature Communications 14 : 6910 (2023) [8]. S. Kolkowitz et al. Temperature-Dependent Spin-Lattice Relaxation of the Nitrogen-Vacancy Spin Triplet in Diamond, Phys. Rev. Lett. 130, 256903,2023[9]. Yunan GAO, et al. Bright and Dark Quadrupolar Excitons in the WSe2/MoSe2/WSe2 Heterotrilayer. Phys. Rev. Lett. 131, 186901,2023[10]. Tim Schrö der, et al. Optically Coherent Nitrogen-Vacancy Defect Centers in Diamond Nanostructures. Phys. Rev. X 13, 011042 , 2023 attoDRY800桌面式光学低温恒温器 部分国内用户单位：相关产品1、低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRYhttps://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C377018.htm

载流子之间的多体相互作用是相关物理学的核心。调控这种相互作用的能力将有望调控复杂的电子相图。近年来，二维莫尔超晶格已经成为量子工程的一个前景研发平台。莫尔系统的功能在于通过调整层扭转角、电场、莫尔载流子浓度和层间耦合，实现其物理参数的高可调性。由半导体过渡金属双卤化合物(TMDs)形成的莫尔超晶格是一个新兴的平台，可探索高可调性相关效应。结合强库仑相互作用、三角摩尔几何、强自旋轨道耦合和孤立的平坦电子带，TMD异质分子层是测试可调多体哈密顿数的理想平台。事实上，在整数和分数莫尔微带填充下的相关缘状态已经被实验证明了。理论上，TMD莫尔平台提供了一个机会来研究具有三角形或六边形几何形状的经典模型，以探索强相关的物理。通过改变现场库仑相互作用U和近邻跳变参数t，预测了具有各种缘态、金属态和奇异磁态和拓扑态的多体相图。图1. WS2/WSe2异质结中的磁圆二色性随填充因子变化。a) 器件示意图 b) PFM图像，标尺：20 nm c) 反射谱随偏置电压变化 d-e) 磁圆二色（RMCD）随填充因子变化 近期，Xiaodong XU（美国华盛顿大学）的研究小组报道了光激发可以高度调整莫尔捕获载流子之间的自旋-自旋相互作用，从而导致WS2/WSe2莫尔超晶格中的铁磁顺序。图1显示了丰富的填充因子依赖的磁光响应，在填充因子为−1时，RMCD显示出超顺磁样响应。当空穴掺杂明显减少（见图1e）时，一个磁滞回线开始出现, 这是铁磁性的标志。在−1/3的填充因子附近（即每3个莫尔晶胞中有一个空穴）附近，随着激子共振激发功率的增加，在磁圆二色性信号中出现了一个明显的磁滞回线。图2. 在填充因子为-1/3的时候对光致铁磁性的观察。a-b）1.6K温度，不同激光功率下RMCD信号随磁场变化。c-d）磁滞回线宽度与温度的关系，激光功率103 nW。图2a显示了在1.6K温度与填充因子为-1/3的时RMCD信号与激励光功率的关系。当功率小于16 nW时，RMCD信号与磁场之间的关系消失，表现为一条无特征的直线。当功率增加到临界阈值以上时，出现一个滞回线。图2b中零磁场下RMCD信号的强度随激光功率的增加而增大，终达到饱和。在低填充因子下，由于空穴距离更大固有磁相互作用明显较弱。因此，在分数填充因子为−1/3处出现的功率依赖的RMCD响应表明，通过光学诱导的长程自旋-自旋相互作用，出现了铁磁序。磁滞回线宽度对光激发功率的依赖关系可以忽略不计，这意味着在温度远低于居里温度时，磁回线宽度主要由磁各向异性决定。如图2c-d所示，随着温度的升高磁滞回线宽度减小，有效的居里温度被确定为8K左右。图3. 利用光激发功率和填充因子调节磁态。a-d) RMCD信号强度与磁场、温度、填充因子的关系图 图a-b中填充因子为-1/7. 课题组进一步在填充因子为−1/7下进行了温度与激光功率依赖性的RMCD测量（图3）。图3a显示了在不同的激光功率下的测量结果。 作者定义了一个临界温度Tc，超过这个温度，RMCD的磁性响应（心跳线形状）就会消失。以253 nW光激发为例，心跳线形状保持强至约40K。为了进一步突出这一效应，图3b中绘制了提取的RMCD信号振幅与激发功率和温度的变化关系。这些数据表明，一旦光激发功率足够大，可以引入磁序，Tc可以从20K左右的调谐到45K。观察到的现象指出了一种机制，其中光激发激子促成了莫尔捕获空穴之间的交换耦合。这种激子促成的相互作用可能比莫尔捕获空穴之间的直接耦合范围更长程，因此即使在稀空穴体系中也会出现磁序。这一发现为莫尔量子物质的丰富的多体哈密顿量增加了一个动态调谐旋钮。 以上的结果是借助于attoDRY2100低震动无液氦磁体恒温器获得的，该低温恒温器可以与拉曼光谱、磁圆二色性、磁光克尔效应和偏振荧光测量等多种实验技术结合使用。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。 attoDRY2100低恒温器温主要技术特点：☛ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman/RMCD/MOKE等光谱测量☛ 变温范围：1.8K - 300K☛ 空间分辨率： 1 mm☛ 无液氦闭环恒温器☛ 工作磁场范围：0...9T (12T, 9T-3T，9T-1T-1T矢量磁体可选)☛ 低温消色差物镜NA=0.82☛ 精细定位范围： 5mm X 5mm X 5mm @ 4K☛ 精细扫描范围：30 μm X 30 μm@4K☛ 可进行电学测量，配备标准chip carrier☛ 可升到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能 参考文献：[1]. Xiaodong XU, et al. Light-induced ferromagnetism in moiré superlattices. Nature 604, 468–473 (2022)

对称性是影响物理系统各项性质的一个基础因子。由于维度的降低，原子层厚度的范德华材料是研究对称性调控量子现象的天然平台。二维层状磁体材料中，磁序是对称性调控的一个额外自由度。有鉴于此，近期，美国华盛顿大学的许晓栋教授课题组在《自然-物理》杂志上发表了低温强磁场拉曼光谱研究单层与双层CrI3晶体材料磁振子的工作，验证了对称性在二维材料体系中对磁振子的实际影响。单层CrI3材料中存在两种自旋波（见图1），一种是面内声学模式，另一种是面外的光学模式。之前文章中理论预计该自旋波隙大约是0.3-0.4 meV（2.4-3.2 cm-1）, 原则上可被拉曼光谱探测到。图1. (a-b)单层CrI3材料的两种自旋波，a)面内声学模式，(b)面外光学模式；(c) 单层CrI3的反射磁圆二色性成像图（内置图左，单层CrI3的光学照片）； (d-f)单层CrI3的低温强磁场拉曼光谱数据，磁场分别为0T, -4T, 4T。图1d数据显示在无磁场时候，由于瑞利光的存在，拉曼光谱无法测到信号，而当施加强磁场时，低波数拉曼可以明显观测到拉曼信号（见图1e,1f）。并且通过分析，证实了测量得到的斯托克斯与反斯托克斯低波数拉曼信号完全符合光学选择定则。通过分析拉曼峰随磁场变化的数据（图2a-b），研究者发现拉曼峰位与磁场强度成线性关系，分析表明拉曼信号反应的是二维材料CrI3的磁振子信息。计算得到单层CrI3在无磁场时的自旋波隙是2.4cm-1 (0.3meV)，与理论预测完全吻合。而拉曼信号随温度升高（见图2c），信号强度越来越弱。图2. (a-b): 单层CrI3拉曼信号随磁场强度关系图。(c): 拉曼信号随温度变化图，磁场为-7T。(d): 单层CrI3中的光学选择定则示意图。图3. (a) 双层CrI3在6T下的拉曼光谱，(b): 双层CrI3拉曼信号随磁场强度关系图。(c): 双层CrI3拉曼光谱随磁场变化数据，在0.7T左右磁场有反铁磁与铁磁转变。双层CrI3与单层CrI3不同，双层CrI3中同时存在反铁磁与铁磁态。图3a是双层CrI3在6T磁场下的拉曼数据。双层CrI3在强磁场下表现类似铁磁态的单层CrI3，拉曼信号与磁场强度成线性关系（见图3b）。通过分析拉曼信号（见图3c）与磁圆二色性 (RMCD）信号，表明双层CrI3在在0.7T左右磁场有反铁磁与铁磁转变。文章中，作者使用了德国attocube公司的attoDRY2100低温恒温器来实现器件在低温度1.65K下通过磁场调控的低温拉曼光学实验。文章实验结果表明CrI3晶体是研究磁振子物理和对称性调控磁性器件的理想候选材料。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C377018.htm attoDRY2100+CFM I主要技术特点：+ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman等光谱测量+ 变温范围：1.8K - 300K+ 空间分辨率： 1 μm+ 无液氦闭环恒温器+ 工作磁场范围：0...9T (12T, 9T-3T，9T-1T-1T矢量磁体可选)+ 低温消色差物镜NA=0.82+ 精细定位范围： 5mm X 5mm X 5mm @ 4K+ 精细扫描范围：30 μm X 30 μm@4K+ 可进行电学测量，配备标准chip carrier+ 可升到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能 参考文献：[1] Xiaodong XU et al, Direct observation of two-dimensional magnons in atomically thin CrI3, Nature Physics, (2020)