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量子效率测量系统

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量子效率测量系统相关的资讯

  • 光电二极管的量子效率:如何测量量子效率?
    为了测量光电二极管或太阳能电池等设备的量子效率,通常需要测量响应不同波长的入射光子而产生的电子或载流子的数量。此过程涉及将设备的输出(如光电流)与撞击设备的已知光子数量进行比较。使用专用设备和受控照明条件来确保在不同波长的光下进行准确测量。然后将量子效率计算为比率或百分比,以量化设备将光转换为电信号的效率。量子效率(QE)测量系统的PD-QE光路设计。以下是该系统如何工作的分步说明:灯系统:这是系统的光源。它发出的光直接射向单色仪。斩波器:斩波器周期性地中断光束。这种调制可以区分光源信号和环境光信号,从而提高测量精度。单色器:单色器将光分散成其组成波长,类似于棱镜,并选择窄带波长通过。滤光轮:位于单色仪之后,可用于进一步细化到达样品的光的波长或强度。光圈:光圈调整光束直径,控制穿过样品的光量。镜头:镜头将选定的光聚焦到样品或光电探测器上。参考电池:用于通过提供可比较样品 QE 的已知标准来校准系统。样品:这是正在测试 QE 的光电探测器或太阳能电池。它吸收光线并产生光电流,其大小用于计算其 QE。在 QE 测量系统中,光源的准确度和精度、单色仪选择正确波长的能力以及检测器的稳定性至关重要。光路设计对于确保光有效、精确地传递到样品以进行准确测量至关重要。光伏检测请搜寻光焱科技
  • 滨松推出新的量子效率测量系统?参加ACCC5就知道了!
    第五届亚洲配位化学会议(ACCC5)将于7月12日至16日在香港大学举办。ACCC是亚洲最大,也是最权威的配位化学会议,会议内容涵盖金属有机化学、生物无机化学、超分子化学等多方面配位化学相关的新兴研究领域。该会议旨在为全世界从事无机化学和配位化学研究的学者们提供一个学术交流的平台。最前端的配位化学学术研发动向和成果,都会在本会议中呈现。滨松中国将携绝对量子效率测量系统Quantaurus-QY、紧凑型荧光寿命测量仪Quantaurus-Tau等产品出席参加本次会议,除了设有展位供专家学者咨询参观,还邀请了滨松公司技术工程师到会进行一场题为&ldquo Determination of absolute PL quantum yield in VIS and NIR spectral range&rdquo 的演讲。本次会议,滨松中国将放送2015年第四季度新品预览,新型近红外部分和上转换量子效率测量设备将初步地和学界专家们&ldquo 见面&rdquo 。新品被赋予了什么全新的功能?仪器拥有怎样的高性能表现?一切尽在第五届亚洲配位化学会议滨松展台和同期讲座,届时期待您的莅临。 欢迎关注滨松中国官方微信号
  • 海洋光学发布电致发光量子效率测量系统 SpectrumTEQ-EL新品
    SpectrumTEQ-EL系列电致发光量子效率测量系统,可以针对发光器件的光电特性进行有效测量,系统搭配的QEpro光谱仪具有信噪比、低杂散光等特性,可确保测量结果得准确性;同时,系统配有强大的测试软件,对话框式的软件操作界面让测量过程变得更为简单。测量参数量子效率亮度量子效率随电流密度的曲线色坐标辐射通量,光通量峰值波长 应用领域无机电致发光有机电致发光分子薄膜EL器件 产品优势体积小巧:便于灵活使用及运输。原位测量:可放至手套箱内,实现原位测量流程化操作:设备无需频繁校准。产品参数 系统配置配置方案 方案1 方案2光谱仪型号QEPro / QE65Pro(可选)光谱范围(nm)350-1100信噪比1000:01:00分辨率2.5 nm (FWHM)动态范围85000:1(QEPro单次采集);25000:1(QE65Pro单次采集)AD位数18-bit(QEPro);16-bit(QE65Pro)积分球尺寸3.3”1.5”材质Spectralon源表Keithley2400光纤芯径1000um(可更换其他芯径)校准灯角度2 Pi 型号HL-3-INT-CAL亮度50 流明功率5W(电功率)无线遥控 通道数4无遥控软件SpectrumTEQ-EL专用软件注:对于医疗器械类产品,请先查证核实企业经营资质和医疗器械产品注册证情况 创新点:原位测量:与整机系统相比,模块化设计可放至手套箱内,实现原位测量,降低测量误差 流程化操作:设备无需频繁校准 软件算法强大,可直接进行绝对辐射校准 电致发光量子效率测量系统 SpectrumTEQ-EL
  • 蓝菲光学发布成像传感器量子效率测试系统-蓝菲光学-QES新品
    SPECTRA-QT 成像传感器量子效率测试光源对于图像传感器行业而言,精确地了解光电量子效率的转换是极其重要的,一个良好特性的传感器可以指定和调整输入滤波后光谱,增强修正终端产品的使用性能。Spectra-QT成像传感器量子效率测试积分球均匀光源提供可调的、已知均匀度的、覆盖光谱灵敏度范围的硅光学传感器单色光源,用于测试图像传感器的光谱响应率和量子效率,线性度,像素和模块。测量参数:量子效率光谱响应度线性度 特点:超高的光照强度和超大的动态范围,能够满足各种传感器的量子效率测试需求输出稳定、光谱辐射度均匀的面光源,确保传感器测试结果的一致性。光谱辐照度和辐亮度能够实时溯源至美国国家标准与技术研究院(NIST)提供软件开发包,能够满足客户各种自定义测试流程开发需要规格参数光谱辐照度光谱辐亮度波长范围:375 - 1100 nm375 - 1100 nm光谱带宽:5 nm to10 nm5 nm to10 nm波长准确度:0.6 nm0.6 nm开口孔径尺寸:29 mm, 23.9 mm, 26.2 m, 22 mmN/A400 nm最大光谱辐照度:12 mW/cm232 mW/cm2-sr600 nm最大光谱辐照度:21 mW/cm254 mW/cm2-sr800 nm最大光谱辐照度:5 mW/cm211 mW/cm2-sr550 nm稳定性: (UV-VIS 光源) 1.5% over 5 sec period 1.5% over 5 sec period750 nm稳定性: (VIS-NIR 光源) 0.05% over 5 sec period 0.05% over 5 sec period 创新点:QES成像传感器量子效率测试光源提供可调的、已知均匀度的、覆盖光谱灵敏度范围的硅光学传感器单色光源,用于测试图像传感器的光谱响应率和量子效率,线性度,像素和模块。成像传感器量子效率测试系统-蓝菲光学-QES
  • 国仪量子 |“去伪存真”,锁相放大器在量子精密测量系统中的应用
    随着科技的进步,人们想要了解的现象越来越精细、想测量的信号也越来越微弱。而微弱信号常淹没在各种噪声中,锁相放大器可以将微弱信号从噪声中提取出来并对其进行准确测量。锁相放大器在光学、材料科学、量子技术、扫描探针显微镜和传感器等领域的研究中发挥着重要作用。国仪量子,赞1锁相放大器在精密磁测量中的应用在精密磁测量领域,特别是低频磁场测量领域,系综氮-空位(NV)色心磁测量方法发展迅速。其中连续波测磁系统是对NV色心施加连续的微波和激光进行自旋操控,从而实现高精度磁测量的实验系统。其基于NV色心基态的零场分裂和磁共振现象,当没有外磁场时,NV色心的ODMR谱如图所示,对NV色心打入共振频率的微波,其荧光强度最小。当存在外磁场时,外磁场会影响NV色心的塞曼劈裂的能级差,从而产生偏共振现象,使得荧光强度发生变化。我们将微波频率定于NV色心连续波谱的斜率最大处,则当外磁场发生变化,其荧光强度的变化最明显,从而提高测量的灵敏度。NV色心的ODMR谱为了提高测量信号的信噪比,通常采用锁相放大的方法,将微波信号进行频率调制,从而避开电测量系统的1/f噪声,实现更高的测量精度。其系统如下图所示,锁相放大器的参考输出信号和微波源进行频率调制后,通过辐射结构将微波电信号转化成磁场信号,作用于NV色心,然后将NV色心发射的荧光信号进行光电转换后用锁相放大器的电压输入通道进行采集,通过解调后即可得到系综NV色心样品的周围环境的磁场信号大小。参考文献:基于金刚石氮-空位色心系综的磁测量方法研究 -- 谢一进锁相放大器在磁成像——扫描NV探针显微镜中的应用扫描NV探针显微镜是利用金刚石NV色心作为磁传感器的扫描探针显微镜,其将光探测磁共振ODMR和AFM进行了巧妙结合,通过对钻石中NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出,来实现磁学性质的定量无损成像,具有纳米级的高空间分辨率和单自旋的超高探测灵敏度。国仪量子推出的量子钻石原子力显微镜其系统结构如下图所示,包括了NV色心成像系统和AFM控制系统。AFM控制系统负责将金刚石NV色心在待测样品上进行平面二维扫描,而NV色心对扫描区域的微弱磁信号进行高分辨率的探测,从而最终形成高分辨率的磁成像。在AFM的扫描过程中,金刚石与样品的距离是通过锁相放大器来进行控制的。金刚石NV色心固定在石英音叉上,形成探针。石英音叉有固定的振动频率,当探针在样品表面移动时,随着样品与探针的距离变化,石英音叉的共振幅度会发生变化。我们使用锁相放大器对音叉的振动信号进行采集和解调后,通过锁相放大器内部的PID反馈控制就可以实现样品位移台垂直方向(Z方向)的动态调节,从而使样品到NV色心探针的距离保持相同。锁相放大器主要用于AFM的控制系统中国仪量子数字锁相放大器LIA001MLIA001M锁相放大器是一款高性能、多功能的数字锁相放大器,基于先进硬件和数字信号处理技术设计,配合丰富的模拟输入输出接口,集可视化锁相放大器、虚拟示波器、参数扫描仪、信号发生器、PID控制器等多种功能于一体,有效的简化科研工作流程和设备依赖,提高科研效率和质量。数字锁相放大器LIA001M
  • 1160万!北京理工大学量子材料全温区热电性能测量系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:BMCC-ZC23-0843项目名称:北京理工大学量子材料全温区热电性能测量系统采购预算金额:1160.000000 万元(人民币)采购需求:名称数量简要项目描述备注量子材料全温区热电性能测量系统1套用于量子功能材料在2K-300K温度区间的热电性能研究。主要包括量子材料在无外加磁场以及外加磁场条件下的电导率、热导率、塞贝克系数、Hall效应、热电转换效率等热电相关研究;用于测量量子材料在300K-1000K温度区间的热电性能研究。具体内容详见招标文件本项目接受进口产品投标。其他:投标人应对招标文件中“第七章 采购需求及服务需求”中所有内容进行投标,不得将其中的内容拆开投标,否则其投标将被拒绝。合同履行期限:自合同生效之日起至本项目服务内容全部结束。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年12月04日 至 2023年12月11日,每天上午9:00至11:30,下午13:00至17:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:线上报名(具体方式详见“六、其他补充事宜”)。方式:本项目只接受电汇或网银购买招标文件(具体方式详见“六、其他补充事宜”)。售价:¥200.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:北京理工大学     地址:海淀区中关村南大街5号        联系方式:林老师,010-68917981      2.采购代理机构信息名 称:北京明德致信咨询有限公司            地 址:北京市海淀区学院路30号科大天工大厦B座17层1709室            联系方式:张昕昕、朱思菲 010-82370045、18519514673(开机时间:工作日北京时间上午9:00-11:30,下午1:00-17:30) bjmdzx@vip.163.com            3.项目联系方式项目联系人:张昕昕、朱思菲电 话:  010-82370045、18519514673(开机时间:工作日北京时间上午9:00-11:30,下午1:00-17:30)
  • 光电二极管的量子效率:如何提高光电二极管的量子效率?
    提高光电二极管的量子效率 (QE) 可以通过多种方法实现:优化材料特性:选择吸收系数较高的材料可以增强光子吸收,从而提高QE。表面钝化:最大限度地减少表面缺陷和复合中心可以减少电子空穴对复合,从而提高 QE。抗反射涂层:应用减少反射的涂层可以增加进入光电二极管的光子数量,从而增强 QE。器件几何优化:设计具有最佳厚度和几何形状的光电二极管可以提高光吸收和载流子收集效率。增强光捕获:在光电二极管内采用捕获光的结构或技术可以增加与光子的相互作用长度,从而提高 QE。这些方法中的每一种都针对光电二极管操作的不同方面,以最大限度地提高其将光转换为电信号的效率。图 抗反射 (AR) 涂层对不同波长范围内光电二极管的量子效率 (QE) 的积极影响。QE 以百分比形式测量,表示光电二极管将入射光子转换为电流的效率。不同的曲线代表具有不同结构或材料的光电二极管,它们吸收不同波长范围的光。从图中可以明显看出,增透膜的应用增强了所有三种类型光电二极管的 QE。涂层减少了表面的光子反射,允许更多的光被吸收并转化为电信号,从而直接提高 QE。当具有增透膜的曲线与没有增透膜的曲线相比达到更高的百分比值时,这一点尤其明显。光伏检测请搜寻光焱科技
  • 国际首台超高时空分辨原位多尺度量子测量系统通过项目验收
    2024年4月22日,中国科学院主管业务局组织专家组对物理所承担的国家重大科研装备研制项目“超高时空分辨原位多尺度量子测量系统的研制”进行了验收。专家组听取了项目负责人白雪冬研究员整体工作汇报、许智高级工程师原位电镜低温扫描探针装置和刘开辉教授原位电镜超快光学装置两个子系统的研制报告,以及用户报告、技术验收报告、档案验收报告和财务验收报告,现场核查了仪器设备运行情况和项目文档。专家组认为,项目组研制的超高时空分辨原位多尺度量子测量系统为国际首台,全部技术指标达到考核要求,圆满完成了总体目标,同意通过验收。该系统基于数字信息光学原理,发明了适用原位电镜的超快光谱测量技术,实现了超快脉冲光的光纤聚焦和扫描,解决了原位光谱测量实验中保持样品稳定和光纤信号保真采集的技术难题,使得原位电镜超快光学研究达到了原子分辨水平,技术专家现场测试时间分辨率为317飞秒。该系统还实现了原位电镜液氦杜瓦低温和变温条件下的电输运性质测量。项目组利用自主研制的装置,做出了原创性科研工作,成果发表在Nature等杂志上。原位电镜超快光学测量装置验收会现场
  • 东方科捷推出液氮低温量子效率测试附件
    光致发光绝对量子效率测量是发光材料表征的重要手段;温度的变化对于表征材料的特殊应用有着重要的影响。2020年首发,东方科捷推出液氮低温量子效率(LN-QE)测试功能附件。 液氮环境下,发光分子被冷冻,发光会增强,特别对于磷光材料;某些磷光材料在室温下发光较弱,不利于光致发光量子效率的准确测量及数据对比,如果在液氮温度下就能很好解决这个问题。 其他特殊材料,比如AIE材料,如果进一步了解聚集导致的空间位阻形成的发光增强,可以对比分子冷冻位阻发光差异。延迟荧光材料,比如热延迟荧光材料,可以对照不同温度调节下的发光差异,结合荧光寿命数据,即可明确给出某些结论。 同理,如果材料发光既有荧光又有磷光,研究者关注磷光部分,希望通过材料设计及修饰提高磷光发光比重,那么,采用这套附件配合磷光光谱仪,即可获得液氮低温的磷光量子效率数据。 由于设计中包括液氮温度和积分球,当然,获得液氮低温下发光材料的吸收光谱,这也是值得兴奋的事情。通常发光材料吸收光谱,不能采用常用的紫外可见近红外分光光度计获得真实数据,我们通常是采用双单色仪(比如荧光光谱仪)同步扫描的方式获得。加上液氮温度和积分球,显然,固体材料的液氮温度下的漫反射吸收数据就垂手可得。 现有设备满足HORIBA荧光光谱仪配合需要,其他设备比如EDI,欢迎合作测试。
  • 量子点问鼎诺奖 | 滨松量子产率测量仪助力量子点测量研究
    图1 来源:诺贝尔奖委员会官网。北京时间10月4日17时45分,有着“理科综合奖”之称的诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔化学奖授予美国科学家Moungi G.Bawendi、Louis E Brus,俄罗斯科学家Alexei l.Ekimov ,以表彰他们对量子点的发现和研究。该奖项的授予充分表明了量子点技术在科学领域中的又一重要突破。 01量子点是一种纳米级半导体发光材料,通过施加一定的电场或光压,这些纳米半导体就会发出特定频率的光,而发出光的频率会随着半导体的尺寸的改变而变化。因此,我们通过控制它们的尺寸和形状,就可以控制其发出的光的颜色(如图2),从而获得独特的光学和电子特性(如图2)。 图2 量子点荧光随尺寸的变化示例。 由于量子点丰富的物理化学性质,吸引了很多学者投身其中,目前已经形成了很多重要的前沿技术。除了我们熟知的已经商业化的量子点液晶显示以外,量子点还可以用于未来显示、光伏发电、高性能激光光源应用、单光子光源应用以及作为荧光探针用于生物成像等。 02 作为一种独特的纳米材料,在量子点的研究中,首先会关注其光谱特征和量子产率;在一些情况下,电致发光效率和荧光寿命也是需要被测量的参数。 #宽广的光谱测量 在生物荧光探针等应用的量子点研究中,不仅需要测量可见光区的光谱,还可能需要测量近红外红外光的光谱。 图3 从可见到近红外连续光谱测量的双探测器方案。为了契合这样的需要,滨松Quantaurus-QY plus中不仅配备了高灵敏度高信噪比背照式CCD探测器(探测范围从紫外至约1100nm的近红外,如图3上左),而且配备了专门用于近红外波段的InGaAs探测器(从850nm至1650nm,如图3上右)。作为在光电行业深耕细作几十年,光探测器产品线非常宽广的技术型公司,滨松在Quantaurus系列产品中均选用了自产的探测器。并基于对探测器的深刻理解与定制,开发出了特有的“光谱无缝缝合”技术,使得通过可见光探测器和近红外探测器所得到的光谱能够衔接在一起(如图3),从而使用户可以在350-1650nm的范围内,横跨可见及近红外区域得到完整且精准的光谱和真实的量子产率数值。(如图4) 图4 文献案例:横跨可见到红外的光谱测量。500nm左右的峰为吸收光谱,1300nm左右的峰为发射光谱。(N. Hasebe, et al. Anal. Chem.&ensp 87&ensp (2015), 2360)。 #精准的量子产率测量滨松量子产率测试仪对上至100%,下至1%以下的量子产率都具有非常准确的测量能力(如图5)。 图5 滨松量子效率分析仪对一些标准样品的测试值与文献值的对比(K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (2009), 9850)。 为了得到精确的结果,除了在硬件方面精益求精,滨松也一直在研究量子产率测量中的各种误差来源。比如对于许多量子点,激发光谱和发射光谱会有所重叠(如图6);这意味着量子点发出的荧光有可能被自身再次吸收——这种自吸收(reabsorption)现象会导致量子产率的测量值低于真实值,而且越浓的溶液低估得越厉害(如图7)。图6 几种量子点的吸收及发射光谱。实线为吸收光谱,多点连线为发射光谱;蓝绿黑红对应着量子点尺寸从小到大。(U. Resch-Genger, et al. Nat. Methods 5 (2008), 763)。 针对这种低估量子产率的可能,滨松运用了对应的自动测量流程及算法(K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys.&ensp 11&ensp (2009), 9850)保证得到最为准确的量子产率读数(如图7)。 图7 自吸收(Reabsorption)校正结果示例(K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (2009), 9850)。#滨松量子产率测量仪Quantaurus-QY plus
  • 高量子效率且消Etaloning效应的QExtra新技术
    作为全球光学光谱仪器的者,HORIBA Scientific非常自豪地宣布已研发出QExtra量子效率提升新技术,它运用了多层抗反射镀膜技术,在非常宽的光谱范围能够大地提高背照射CCD(BIDDs)的量子效率,同时还拥有强的抑制Etaloning效应的能力。 QExtra技术非常有助于进行从紫外到近红外波长的光谱测量实验,它能够探测300nm~1000nm波长范围内其微弱的光信号,量子效率高超过90%。此外,QExtra技术还能够显著抑制科研级背减薄硅基CCD在大于750nm近红外波段时产生的Etaloning效应。 据HORIBA Scientific光学光谱部经理Eric Teboul介绍,&ldquo QExtra技术可提供高的量子效率,它超越了普通背照射深耗尽探测器,这对于那些想在宽光谱范围保持高量子效率的实验非常重要。此外,将高灵敏度的QExtra技术与HORIBA Scientific高性能科研级探测器结合,使得我们提供的BIDDs成为微弱发光、荧光和拉曼光谱测量科研级探测器的理想选择。&rdquo HORIBA Scientific可为QExtra技术提供液氮制冷(低至-130℃)的低噪声Symphony II CCD探测器和热电制冷的Synapse CCD探测器。 如需更多信息,请点击这里
  • 复合荧光材料的量子产率分布测量
    1. 引言量子产率是评价荧光材料发光效率的重要参数,复合荧光材料通常由两种或两种以上的材料组成,依据样品的量子产率分布可以确认每种成分的发光效率,助力于样品的精细化分析。 日立荧光分布成像系统能够同时获取样品图像和光谱信息,从而实现精细化测量,此次实验测定了复合荧光材料的量子产率分布。 2. 应用数据 2.1 附件介绍荧光分布成像系统是荧光分光光度计的新附件,包含软件和硬件两部分。入射光通过附件中的积分球均匀照射到样品,通过荧光分光光度计的检测器获取荧光光谱,利用积分球下方的CMOS相机同时获取样品荧光和反射图像。图1 荧光分布成像系统安装示例利用样品的反射图像计算出吸收量,利用荧光图像计算出荧光量,从而计算得到量子产率分布图像。 图2 量子产率分布图像计算过程 2.2 实验部分 实验材料 样品:复合荧光材料 测量设备:日立F-7100,荧光分布成像系统 结果与分析使用日立F-7100测定样品的三维荧光光谱,通过荧光分布成像系统的分析软件对样品三维荧光光谱进行平行因子分析(PARAFAC),得到如图两种成分。图3 样品的三维荧光光谱 通过荧光分布成像系统中的智能光谱算法,将拍摄的样品图像分离为反射成分图像和荧光成分图像,如图所示。图4 样品的拍摄图像和反射、荧光图像在荧光分布成像系统软件中,可以将不同激发波长下样品的图像信息保存为如下缩略图,直接用于文档中。图5 不同激发波长下的样品图像(缩略图)对获得的样品荧光图像和反射图像进行分区,如下图将样品测量区域分成5x5的格子,选取不同的格子,坐标系中便显示对应的光谱。图中选取的两个位置分别对应平行因子分离出的成分1和成分2。图6 样品的荧光图像和荧光光谱图7 样品的反射图像和反射光谱基于以上样品的荧光图像和反射图像,软件自动计算出对应的量子产率分布图像,如下图,通过点击图像中不同的区域,可以获得对应的量子产率曲线。图8 量子产率分布和不同激发波长的量子产率因此使用荧光分布成像系统将样品在不同激发波长下的拍摄图像分离为反射图像和荧光图像,可以计算出影响荧光材料发光效率的量子产率分布图,样品中黄色区域的量子产率约60%,红色区域的量子产率约35%。 3. 总结 荧光分布成像系统是日立首创的全新技术,与日立超高扫描速度的荧光分光光度计联用,助力客户实现更精细化的荧光分析。拨打电话400 630 5821,获取更多信息!
  • 新加坡国立大学合成新型近红外发光量子点,光致发光量子效率可达25%|国际用户简讯
    作者:Sophie编辑:Joanna对于太阳能转换器件和生物成像应用程序来说,使用发射近红外光、具有显著斯托克斯位移且再吸收损失小的材料非常重要。近期新加坡国立大学化学系便合成了这样一种新型材料——四元混合巨壳型量子点(InAs?In(Zn)P?ZnSe?ZnS)。这种新型量子点可以实现显著斯托克斯位移,且光致发光量子效率可达25%,非常适合应用于太阳能及生物领域。Tips: 斯托克斯位移是指荧光光谱较相应的吸收光谱红移(斯托克斯位移=发射波长-吸收波长)。斯托克斯位移越大,荧光太阳能光电转换效率越高。图片来源于网络 单锅连续注射&结构比例控制合成新型量子点的关键新加坡国立大学使用单锅连续注射的方法来合成该量子点。四元混合巨壳型量子点结构主要成分由内到外比例为1: 50: 37.5: 37.5合成过程分为4步,由内向外,依次为:1. 合成该量子点InAs内核2. 向InAs核反应容器中注射As前驱体溶液、醋酸锌和磷酸氢,完成第2层In(Zn)P壳层的合成3. 向反应体系注射Se前驱体溶液合成第3层ZnSe壳层4. 注射S前驱体溶液和醋酸锌完成ZnS壳层的合成四元混合巨壳型量子点合成过程图示合成过程中,研究人员会定时从反应容器中取出小部分溶液测量其紫外可见吸光度和光致发光特性来跟踪反应进程,并调整量子点间的结构比例。他们利用HORIBA高能量窄脉宽 Nanoled-440L皮秒脉冲激光光源对样品进行激发,在FluoroLog-3 荧光光谱仪上测试荧光寿命。在新的荧光光谱技术中,FluoroLog-3 系列荧光光谱仪配置CCD检测器新技术,实现快速动态荧光光谱检测,实现实时反应发光测试,分子相互作用的动态检测。新型量子点材料助力太阳能及生物应用用领域终合成的巨壳量子点,In(Zn)P壳层能够吸收400-780 nm的可见光,并将吸收后的能量传递到InAs内核,使其在873nm处发射,进而实现显著的斯托克斯位移和很小的吸收-发射光谱重叠;经统计计算,该量子点光致发光量子效率可达25%,这对于近红外发射器来说相当可观,且它在873nm的发射光与硅太阳能电池的光敏响应区匹配良好。并且这一新型量子点为可调色发光,不含有害金属。种种优点使得该量子点不仅非常适合应用于荧光太阳能领域用以提高光电转换效率;且在生物领域,该量子点也可作为荧光材料用于生物成像,给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。该工作以“Large-Stokes-Shifted Infrared-Emitting InAs?In(Zn)P?ZnSe?ZnS Giant-Shell Quantum Dots by One-Pot Continuous-InjectionSynthesis”为题,发表于《Chemistry of Materials》。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案,如:光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术,旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年,距今已有200年历史。如今,HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的选择,之后我们也将持续专注科研领域,致力于为全球用户提供更好的服务。
  • 流量密码-光电二极管的量子效率(PD-QE)
    量子效率(QE)是光电二极管评估和应用的关键指标。它代表了光电二极管将入射光子转换为电荷载流子的有效性,这对于依赖光检测和能量转换的各种技术至关重要。量子效率高 显示光电二极管具有优秀的性能,特别是在光谱学、医学成像和太阳能收集等应用中。光电二极管功能的核心是光电效应,其中具有足够能量的光子取代电子,在半导体材料内产生电子空穴对。成功参与此过程的光子比例定义了光电二极管的 QE。这个效率不是一个静态值;它随着入射光的波长而变化,使得光电二极管的光谱响应成为其整体性能的关键因素。量子效率不仅仅是一个规格;它反映了光电二极管推动技术进步的潜力。准确可靠的 QE 测量对于突破光电探测器的极限至关重要。光焱科技的核心技术包括模拟光源/照明器、量子效率光谱分析与半导体光电芯片测试等技术。这些技术使该公司能够开发出精准、可靠、高效的硅光子组件与光电芯片测试解决方案,帮助客户提高产品的质量、性能和可靠性。光伏检测请搜寻光焱科技
  • 滨松中国荧光寿命和量子效率技术交流会
    邀 请 函尊敬的 女士/先生: 滨松中国诚邀您参加滨松第二届Quantaurus产品技术交流会。会上,我们将邀请日本Quantaurus产品应用专家铃木建吾先生对滨松荧光量子效率及寿命产品的特点及应用做详细介绍,并对相关问题做进一步的技术交流。本次交流会分为上海专场和南京专场,供您自由选择。上海专场时间:2013年5月13日 下午13:20地点:上海市华东师范大学中山北路校区理科大楼A510号会议室南京专场时间:2013年5月15日 下午13:20地点:南京大学鼓楼校区科技馆2楼报告厅会议内容Quantaurus产品技术及应用介绍技术问题现场交流Quantaurus产品现场演示样品测试报告人: 铃木建吾 博士 ( 群马大学 光化学博士/Quantaurus产品应用专家) Dr.Kengo Suzuki会议联系人:产品经理 王宁波 联系电话:15127654376会务专员 王婷 联系电话:13511028882技术工程师 张纪泽 联系电话:18810048882温馨提示1 现场可为您免费测试样品(每位不超过1个)2 会后我们会有精美礼品放送。 滨松中国期待您的光临! 滨松光子学商贸(中国)有限公司 2013年4月 Quantaurus产品简介: 滨松公司新开发的测量荧光寿命的Quantaurus-Tau和测量绝对量子产率的Quantaurus-QY,具有友好的软件操作界面和精确稳定的特性!Quantaurus-Tau 和 Quantaurus-QY配合使用可以帮助用户实现全方位的分析结果!
  • 1070万!上海交通大学李政道研究所量子材料多维度测量系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:STC23A118项目名称:上海交通大学李政道研究所量子材料多维度测量系统主机系统预算金额:1070.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):1070.0000000 万元(人民币)采购需求: 序号产品名称数量主要技术参数交货时间交货地点01量子材料多维度测量系统主机系统1套量子材料多维度测量系统主机系统包括了角分辨光电子能谱仪主机、真空紫外激光、真空原位二维材料解离系统、扫描隧道显微镜系统等等多个核心功能区,各功能区之间真空互联。角分辨光电子能谱仪分辨率优于2meV,温度优于6K,紫外光光斑小于100μm。可真空原位剥离二维材料。扫描隧道显微镜温度优于5K,Z向噪声小于5pm,预留升级至1K和7T的设计。(详见招标文件第二部分“用户需求书”)合同签订后12个月内上海交通大学指定地点 合同履行期限:合同签订后12个月内本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年05月22日 至 2023年05月29日,每天上午9:30至11:30,下午13:30至16:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:上海市共和新路1301号D座二楼方式:详见其他补充事宜售价:¥500.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:上海交通大学     地址:上海市东川路800号        联系方式:王老师 86-21-54747172 ,技术联系人:吕老师 电话:18210715590      2.采购代理机构信息名 称:上海中招招标有限公司            地 址:上海市共和新路1301号D座二楼            联系方式:林佳文、吴乾清 电话:86-21-66271932、86-21-66272327,13764352603@163.com、18930181850@163.com            3.项目联系方式项目联系人:林佳文、吴乾清电 话:  86-21-66271932、86-21-66272327
  • 超越海森伯极限的量子精密测量
    以下文章来源于中国物理学会期刊网 ,作者陈耕 李传锋中国物理学会期刊网.中国物理学会期刊网(www.cpsjournals.cn)是我国最权威的物理学综合信息网站,有物理期刊集群、精品报告视频、热点专题网页、海内外新闻、学术讲座,会议展览培训、人物访谈等栏目,是为物理学习和工作者提供一站式信息服务的公众平台。|作者:陈耕1,2,† 李传锋1,2,††(1 中国科学技术大学 中国科学院量子信息重点实验室)(2 中国科学技术大学 合肥国家实验室)本文选自《物理》2023年第6期01理论背景不断提升测量精度是科学研究发展的一个源动力。科学技术发展到今天,很多里程碑式的进步都得益于测量精度的提升。一个众所周知的例子是2016年引力波的成功探测[1],验证了爱因斯坦广义引对论的预言。然而从激光干涉引力波天文台(LIGO)建成到第一次探测到引力波整整花了17年时间,这是科学家们不断改进装置以提升探测精度的结果。最近科学家们在引力波探测中使用了量子压缩的光源,进一步提升了探测精度,使得现在几乎每周都可以观测到引力波。用新的原理方法、技术手段提高测量精度,本身就是自然科学研究的一个重要方向,我们称之为精密测量研究。科学界一般使用测量的不确定度Δ随所使用的测量资源N的下降速率来刻画一个测量系统的测量能力。经典方法能达到的极限是Δ随N的0.5次方成反比下降,也就是我们所称的标准量子极限(standard quantum limit)。需要注意的是,虽然名字中带有“量子”,但是这个下降速率是经典方法能达到的极限。如果能把测量中所有的技术噪声都压制到很低,从而使量子涨落成为主要噪声,就可以达到这个极限。但是在实际测量场景中,起主导作用的经常是各种技术噪声,这时放大信号提升信噪比是一个提升最终精度的有效途径。一个典型的方法是“弱测量”方法,它可以后选择(post-selection)出移动幅度最大的一小部分探针,从而将信号放大100倍甚至1000倍以上。中国科学技术大学研究团队使用了一种改进型的偏置弱测量方法,在放大信号的同时大幅降低了探测器的光电饱和效应,相比标准弱测量方法的探测精度又提升了一个数量级[2]。但是这种弱测量方法并不能超越标准量子极限,因为它本质上是经典光的干涉效应。02量子精密测量量子精密测量是最近十年来在量子信息研究中一个蓬勃发展的领域,旨在利用量子的方法和资源实现突破标准量子极限的测量精度。如前所述,引力波探测装置使用量子压缩光之后可以实现超过标准量子极限的测量精度,这充分证明了量子精密测量的可行性和重要性。那么一个对于量子力学本身的理解和实际测量精度都很重要的问题是:量子精密测量可以提供的精度极限在哪里?实际上对于这个问题,海森伯在1927年就给出了很好的答案,也就是海森伯不确定原理。它是量子力学的一个基本原理,根据这个原理给出的最高测量精度我们称之为海森伯极限:即测量的不确度Δ与N的1次方成反比下降。因此,量子精密测量的一个重要任务是发明新的方法和量子资源来逼近这个极限。光或原子的压缩态不可能达到这个极限,因为实际实验中压缩比总是有限的。一个原理上可以达到这个极限的方法是使用多体纠缠态,比如在量子信息中常使用的N00N态,它通常具有如下的形式:这个形式的物理理解为:N个粒子同时处于0状态,或者同时处于1状态,这两种可能性之间是量子相干叠加的。显然N个没有关联的个体不可能处于这样的状态,因为它们中每个都可能处于0或1态,造成总的状态有2N种可能。这样一种量子资源原则上可以实现海森伯极限的测量精度,但是一个现实的困难是,N很大的量子态很难确定性地产生。利用光子可以实现大约10个光子的纠缠,但是产生和探测效率都极低。即便可以确定性地产生和探测10光子纠缠,一个经典的激光脉冲可能含有1010以上的光子,即便取0.5次方的反比,不确定度也比10光子纠缠达到的1/10小4个数量级。因而现阶段使用N00N态进行精密测量只是原理上演示了一种潜在的优势,并不具有实际价值。2018年,来自于中国科学技术大学的研究团队发展了一种量子化的新型弱测量方法。这种方法用光子数的混态作为探针,以单光子的量子叠加性作为量子资源,实现了对单光子克尔效应反比于N的1次方的测量精度,反比系数约为6.2[3]。该工作的最好精度相当于使用N = 100000的N00N态可以达到的效果,并优于之前最好的经典方法[4]一个数量级。不久后,该团队又通过使用单光子投影测量代替混态探针,实现了逼近海森伯极限的测量精度,反比系数进一步降低到了1.2[5]。其最好精度相当于使用N = 1000000的N00N态可以达到的效果,并优于之前最好的经典方法[4]两个数量级。虽然是在一个特定的测量任务中进行的,但是这两个工作首次实现了在实际测量任务中达到海森伯极限并优于经典方法,充分展现了量子精密测量的优势。海森伯极限被学术界广泛认为是量子力学所允许的测量极限,是否有可能超越这个极限一直是学术上备受关注和存在争议的问题。2011年,Napolitano等人的一个工作声称超越了海森伯极限[6],对光非线性系数测量达到反比于N的1.5次方的超海森伯极限。但是这个工作后来受到了广泛的置疑甚至是批评[7—9],因为所使用的资源为光子通过原子团产生的经典非线性,其哈密顿量里已经含有了N的平方项。在以所使用的总能量作为规范化资源定义的前提下,这个工作甚至没有超过标准量子极限。03基于量子不定因果序的精密测量近些年来,一种新的量子结构,即量子不定因果序(indefinite causal order,ICO)引起了学术界极大的研究兴趣。量子力学显然允许一个粒子处于不同状态的量子叠加,比如光子可以处于不同偏振叠加态,原子可以处于不同能级的叠加态。事实上,量子力学还允许两个演化不同的时序之间的量子叠加,这点显然不同于经典世界的因果关系。在经典世界里,如果两个事情A和B之间存在关联,那么它们之间孰因孰果是确定的。如果A发生在B之前,那必然A是因B是果;反过来的话,就是B因A果。而在量子世界里,两个事件可以处于如图1所示的两个相反时序的量子叠加上,也就是说孰因孰果这个问题是不确定的。这样的系统状态可以表示为:图1 量子不定因果序的示意图。图中的薛定谔猫处在先过左边门后过右边门和先过右边门后过左边门这两种相反时序的量子叠加态这样一种新的量子结构已经被证明在各种量子信息过程中可以提供进一步的量子增强。比如降低量子计算问题中的复杂度,提升量子通信中通过信道的互信息量。尤其让大家感觉到意外的是,2020年香港大学的一个理论工作证明[10],量子不确定因果序可以在精密测量中突破海森伯极限,达到前所未极的反比于N的2次方的超海森伯极限。这样一个理论突破考虑了由两组连续变量进行N次独立演化产生的几何相位A的测量,比如一个变量是坐标空间的本征值x,另外一个变量是动量空间的本征值p。传统确定因果序的方法在这样一个测量问题中最好的精度极限是海森伯极限,可以由如图2(a)所示的串行测量装置达到。如果把这样两组演化制备到两个相反时序的叠加上,如图2(b)所示,就可以获得一个随着N2A增加的总体相位,也就是获得了指数加速的能力,从而对几何相位的估计可以达到反比于N2的精度,也就是超海森伯极限。图2 (a)确定性因果序方法通过分别测量x的N 步演化和p 的N步演化来估计两种演化产生的几何相位;(b)两组演化可以制备到两种相反时序的量子叠加上,两种时序如图中的蓝色和橙色线路所示;(c)实验结果(黑色方点)证明量子不定因果序方法可以达到超海森伯极限精度(红线),并优于确定因果序方法能达到的最好精度(蓝色虚线)这样一个结果在实验实现上遇到了很大的困难,因为它同时涉及到了离散变量和连续变量体系,并且需要将这两种体系纠缠起来,也就是利用离散的量子比特状态去控制两组连续变量的演化时序。量子信息方案中的离散变量体系无法实现连续变量的演化,而连续变量体系无法把两组演化制备到两个相反时序的量子叠加上。中国科学技术大学的团队通过构造一种全新的杂化(hybrid)装置实现了这样一个量子结构[11],用光子的偏振状态来控制光子横向模式的位置和动量的演化。他们用特制的光学元件精准实现了这两个连续变量的多步微小演化,在一个接近1 m长的马赫—曾德尔(MZ)干涉仪的两臂上分别实现了两个时序相反的演化过程。实验结果对几何相位的测量精度可以达到如图2(c)所示的超海森伯极限,并且优于任意确定因果序方案能达到的最高精度。这个实验中所使用的探针是单个光子,所以每次测量所需要的能量与N无关。在以能量为规范定义的前提下,这是目前唯一可以达到1/N2超海堡极限的实验工作。这一点和以经典非线性作为资源的工作形成了鲜明对比。同时在这样一个测量任务中,两种时序所能达到的精度已经是最优的结果,用更多的时序并不能获得更好的测量精度。这使得用光子的二维偏振就可以控制不定因果序,而不需要更高维度的离散变量。特别值得强调的是,这样一个实验在演示的范围内已经实现了相对于传统方法的绝对优势,而不仅仅是一种潜在的优势。因为这个实验中N代表的是独立演化的次数,而不是量子态的规模。如N00N态精密测量所具有的潜在优势无法变成现实优势,就是因为现阶段量子态的规模无法做大。04总结和展望一个无法避免的情况是,关于海森伯极限是否是量子力学的最终极限的争议会一直持续下去,这主要是由学术界对测量资源定义的不统一所导致的。用量子不定因果序可以实现超海森伯极限的测量精度也必然会引起学术界的广泛讨论和争议。但是如果我们搁置这些争议,从一个更加现实的角度去考量这种新方法,它确实达到了比之前任何确定因果方法都要更好的测量精度,这种优势独立于海森伯极限该如何定义这样一个深刻的问题。当然另外一个值得思考的问题是,不确定度反比于N的2次方是不是测量精度的极限?是否有方法可以达到更高的极限,比如反比关系是N的3次方,4次方……这仍然是一个未解之谜。参考文献[1] Abbott B P et al. Phys. Rev. Lett.,2016,116:061102[2] Yin P et al. Light Sci. Appl.,2021,10:103[3] Chen G et al. Nature Communications,2018,9:1[4] Matsuda N et al. Nature Photonics,2008,3:95[5] Chen G et al. Phys. Rev. Lett.,2018,121:060506[6] Napolitano M et al. Nature,2011,471:486[7] Zwierz M et al. Physical Review A,2012,85:042112[8] Berry D W et al. Phys. Rev. Lett.,2012,86:053813[9] Hall M J et al. Physical Review X,2012,2:041006[10] Zhao X et al. Phys. Rev. Lett.,2020,124:190503[11] Yin P et al. Nature Physics,2023,https://doi.org/10.1038/s41567-023-02046-y
  • 兰州大学科研团队在量子精密测量研究中取得重要进展
    量子精密测量是探索利用微观系统的量子效应作为资源实现超越经典测量精度极限的新兴科学,它为未来变革性频标系统、弱场探测、导航定位和雷达成像等技术从基础原理角度提供了新的突破口。业已发现自旋压缩是能够实现量子精密测量的重要资源之一。如何高效地制备多体系统的自旋压缩是该领域的关键科学问题。传统自旋压缩制备方案诉诸于量子辐射体间的相干耦合,其容易受到退相干的影响而丧失量子优势;虽然最近研究报道了利用退相干诱导的量子辐射体间的非相干耦合也可制备自旋压缩,但是该方案必须对每个量子辐射体施加激光驱动,其对实验提出了更高的要求。(a)N个量子辐射体与一维矩形金属波导管的耦合体系方案图。(b)量子辐射体自旋压缩参数在库不同压缩度下的演化。(c)稳态压缩参数与辐射体个数间的标度关系。兰州大学安钧鸿教授课题组基于量子辐射体与一维矩形金属波导管的耦合体系提出了一种既不诉诸于辐射体间相干耦合又无需对辐射体激光驱动的自旋压缩制备方案,该方案利用了波导管对量子辐射体的媒介作用和压缩库工程技术,所产生的自旋压缩与量子辐射体个数之间的标度关系在同等条件下超越了以前方案。作为近年来迅猛发展的波导量子电动力学的应用,该方案为自旋压缩的制备提供了一个实验可行的新途径,其中量子辐射体的高度空间分离性对提高量子精密测量中的探测效率具有潜在的应用价值。相关研究成果以“Generating stable spin squeezing by squeezed-reservoir engineering”为题于2021年8月17日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。这一工作也是该研究组自2019年在该刊发表关于量子精密测量退相干控制的研究工作[Phys. Rev. Lett. 123, 040402 (2019)]后取得的又一个重要研究成果。兰州大学物理科学与技术学院博士生白思远为第一作者,安钧鸿为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委面上项目和重点项目的经费支持,它也是兰州大学“兰州理论物理中心”旨在着力突出内涵发展与提升科研水平的又一重要进展。论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.083602
  • 量子点太阳能电池外量子效率首超100%
    据美国物理学家组织网12月16日(北京时间)报道,美国国家可再生能源实验室(NREL)研制出一种新式的量子点太阳能电池,当其被太阳能光谱的高能区域发出的光子激活时,会产生外量子效率最高达114%的感光电流。发表于12月16日出版的《科学》杂志上的这一最新研究为科学家们研制出第三代太阳能电池奠定了基础。  当光子入射到太阳能电池表面时,部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对,形成感光电流,此时产生的电子数与入射光子数之比称为感光电流的外量子效率。迄今为止,还没有任何一种太阳能电池在太阳能光谱内光波的照射下,显示出超过100%的外量子效率。  现在,NREL团队首次在量子点太阳能电池上实现了这一点。他们在一个叠层量子点太阳能电池上获得了114%的外量子效率。该电池由具有减反光涂层的玻璃(其包含有一薄层透明的导体)、一层纳米结构的氧化锌、一层经过处理的硒化铅量子点以及薄薄一层用作电极的金组成。  太阳能光子产生超过100%外量子效率基于载子倍增(MEG)过程,借助这一过程,单个被吸收的高能光子能激发多个电子空穴对。NREL团队首次在量子点太阳能电池的感光电流内展示了MEG,科学家们可借此改善太阳能电池的转化效率。研究结果显示,在模拟太阳光的照射下,新量子点太阳能电池的光电转化效率高于4.5%。目前,这种太阳能电池还没有达到最优化,因此,其能源转化效率相对来说偏低。  与传统的太阳能电池相比,量子点太阳能电池内的MEG能将电池的理论热力能转化效率提高35% 量子点太阳能电池也可使用廉价且产量高的卷对卷制程制造而成 其另外一个优势是每单位面积的制造成本很低,科学家们将其称为第三代(下一代)太阳能电池。(记者 刘霞)  所谓第一代太阳能电池是指目前最常见的晶体硅电池,第二代是薄膜电池 第三代,则应该是具有更高转化效率的新型电池的总称。而让单个高能光子激发多个电子空穴对正是提高转化效率的途径之一。不过现有技术并不能有效分离、收集大量的电子空穴对,这也就是新电池转化效率偏低的主要原因。虽然现在看起来,让这么多自由电子白白溜走显得过于奢侈,但如此高的外量子效率还是让我们备受鼓舞——一旦突破电子空穴对收集的技术瓶颈,太阳能电池的发展将会翻开全新一页!
  • 近100%量子效率,鑫图专业软X射线相机上线!
    鑫图Dhyana 95/400BSI是背照式sCMOS相机的典型代表,已成功应用于国内外多个软X射线研究领域,能有效解决传统背照式CCD因读出噪声过大带来的采集时间拉长,动态范围受限和图像对比度较低的问题,大幅提升软X射线成像品质,数十倍帧率的提升为动力学实验提供了更多可能性,而且性价比极高,已成为软X射线应用研究的新宠。 成像性能再升级,鑫图专业软X射线相机上线 为进一步提升在软X射线领域的应用优势,鑫图在第一代Dhyana 95/400BSI应用基础上进行了卓有成效的技术改进,基于定制的无抗反射镀膜芯片进行再开发,实现了软X射线短波段近100%超高量子效率的重大突破,同时采用灵活的法兰适配方案,能更好地满足真空系统的密封要求,是新一代软X射线探测系统的不二之选。 无抗反射镀膜芯片,近100%量子效率 如图所示:鑫图专业sCMOS软X射线相机采用的全新一代无抗反射镀膜芯片,在1.24-12.4nm区间内量子效率得到了大幅提升,整体超过了90%,部分波段近乎达到了100%的超高水平,在对应的80–1000 eV光子能量范围内,具备更专业的成像性能。 法兰可定制,灵活适配真空系统 鑫图专业软X射线相机适配真空系统的法兰可提供标准方案,也可根据您系统定制尺寸,全力满足您的应用需求。 CF63,CF100,CF150... 鑫图专业软X射线相机,多种成像方案可选 Dhyana 400BSI-SV/Dhyana95-SV是基于鑫图成熟相机平台推出两款专业软线相机,后期我们还可根据用户需求开发更多软X射线产品方案。产品型号中的 “S”代表“Soft”,”V”代表 “Vacuum”,“SV”后缀即“软线真空”的意思,将作为鑫图专业软线相机型号命名使用。 目前,鑫图“SV”系列软X射线相机已有少量标准品可接受试用,无论您是预约测试还是需要更深入的技术探讨,欢迎与我们联系!
  • 免费试用!国仪量子微弱信号测量系列产品等你体验
    随着科技不断进步,科研以及工业领域精细测量微弱信号的需求不断增长。为满足用户需求,同时推动国产科研仪器发展,国仪量子于近日正式推出“微弱信号测量系列设备免费试用”活动(包括国仪量子的锁相放大器、任意波形发生器、时间数字转换器、同步控制系统等产品,如有更多产品试用需求请在下方问卷中登记)。活动免费试用产品扫描下方二维码或点击底部“阅读原文”填写相关需求,参与试用活动。填问卷试用仪器数字锁相放大器LIA001M国仪量子 LIA001M锁相放大器是一款高性能、多功能的数字锁相放大器,基于先进硬件和数字信号处理技术设计,配合丰富的模拟输入输出接口,集可视化锁相放大器、虚拟示波器、参数扫描仪、信号发生器、PID控制器等多种功能于一体,有效简化科研工作流程和设备依赖,提高科研效率和质量。任意波形发生器AWG4100国仪量子 AWG4100是一款多通道的高性能任意波形发生器。该产品拥有四个相互独立的波形输出通道,每个通道可以提供高达1.2 GSa/s采样率、16位垂直分辨率的单端波形输出。每通道拥有最大512 MSa的存储深度,配合灵活的用户自定义波形编辑以及序列播放功能,能够轻松应对各种不同场景的复杂波形需求。时间数字转换器TDC1610国仪量子 TDC1610是一款结构紧凑的高精度时间测量仪器,拥有16个采集通道,8 ps时间分辨率;支持时间标签模式,可以实时记录采集信号的时间信息。产品采用易于操作的图形化界面,提供C++、Python和LabVIEW的SDK供用户进行二次开发,可广泛应用于统计激光器后脉冲分布、量子光学、光检测和激光雷达测距等科研领域。同步控制系统SCS1800国仪量子 SCS1800同步控制系统是基于高精度网络时钟与时间同步技术,实现多节点时钟信号的分发和亚纳秒级同步控制,可广泛应用于量子计算、工业自动化控制、分布式基站、电力电网同步、自适应阵列天线和多基地雷达等多种应用场景。注:1.本次试用产品包括国仪量子的锁相放大器、任意波形发生器、时间数字转换器、同步控制系统,如有其他产品试用需求,请登记详询;2.本次活动时间截止到2022年12月31日,后续如有变动,将另行通知;3.本次活动最终解释权归国仪量子(合肥)技术有限公司所有。
  • 滨松近红外绝对量子产率测量仪亮相2018先进材料研究国际研讨会
    2018先进材料研究国际研讨会于2018年8月2日至8月5日在中国上海市举行,此次会议由中国材料研究学会、北京理工大学、东华大学和应用物理化学国家重点实验室(陕西应用物理化学研究所)联合主办。研讨会旨在推动中外材料科学与技术科学的发展,扩大中外学者在科学研究层面的合作水平,同时为国内材料研究工作者和博士生提供有关综述和展望近年来新材料最新进展和科研成果的平台。会议现场滨松中国展台滨松近红外绝对量子产率测量仪Quantaurus-QY PLUS C13534亮相了本次会议。绝对法是一种快速而准确测定量子效率的方法,该方法具有低能源消费与高环境保护的特点,所以被广泛应用于先进材料研究。滨松近红外绝对量子产率测量仪Quantaurus-QY PLUS是采用绝对法测量光致发光材料量子产率(PLQY)的集成化全新产品,通过集成光源、分光系统、积分球以及探测器于一体,大大提高了空间利用率,产品的软件操作自动化,让用户可以简单、便捷地使用产品。其可以测量薄膜、粉末以及液体样品,包含样品的激发光谱、发射光谱、量子产率、色度参数、EEM谱。在前代产品的基础上,Quantaurus-QY PLUS C13534增加了可扩展近红外探测器通道以及可扩展外接光源的接口。可扩展的近红外通道可以将量子产率的测量范围扩展至300-1650nm,覆盖市面上发光材料量子效率测量需求波段。与普通双通道探测器不同,滨松的双通道探测器测量结果通过算法拟合,结合JCSS级别的校准技术,可以让双通道结果无缝接合,得到稳定结果。产品的外接光源扩展接口可外接激光器以及高能氙灯等光源,可以轻松测量低量子产率以及上转换发光的材料,满足客户对于低发光效率以及上转换材料的测量需求。滨松近红外绝对量子产率测量仪 Quantaurus-QY PLUS C13534产品涉及领域广泛,包括荧光粉、量子点、有机电致发光材料、金属有机框架材料、PV敏化染料电池片、荧光探针、钙钛矿材料、上转换材料、AIE材料等。凭借优秀的性能以及滨松高效优质的技术支持和产品服务,近红外绝对量子产率测量仪Quantaurus-QY PLUS在研讨会期间受到了与会专家学者的高度关注。
  • 我国科学家研究量子精密测量获重要进展
    p style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "高质量的光子源是量子技术的关键器件,近期中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等人与美国普林斯顿大学等机构的学者合作,在同时具备高纯度、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩,为实现基于单光子源的量子精密测量奠定了基础。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。/span/pp style="text-indent: 2em "当代量子应用研究主要分为量子通信、量子计算和量子精密测量三大领域,单光子源不仅可以用于量子通信、量子计算研究,也是实现量子精密测量的重要资源。/pp style="text-indent: 2em "中科大科研团队长期致力于发展高品质的单光子源,他们首创了脉冲共振荧光方法,利用微腔耦合提高单光子提取效率,通过双色激发和极化腔方案解决了单光子由于极化损耗而至少损失50%的科学难题。/pp style="text-indent: 2em "近期,他们发展了高品质的单光子源,通过对共振荧光的直接测量,证明了0.59分贝的强度压缩,在第一物镜处的压缩量达到3.29分贝。这是自2000年实现量子点单光子源后,国际学界通过20年的努力,首次在该体系直接观测到强度压缩。/pp style="text-indent: 2em "陆朝阳说,通过这项研究获得了一个高品质的单光子源,它的强度被压缩,可以作为一个更加精密的度量工具。/pp style="text-indent: 2em "据悉,他们的这一突破,为基于单光子源的无条件超越经典极限的精密测量奠定了科学基础。/ppbr//p
  • 为医疗、能源、检测等行业赋能—量子精密测量产业化发展论坛成功召开
    仪器信息网讯 2021年4月21-23日,由中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、仪器信息网联合主办,中国仪器仪表学会分析仪器分会、南京市产品质量监督检验院、我要测网、江苏省分析测试协会、无锡量子感知研究所、城铁惠山站区管理委员会协办的2021第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)在无锡成功举办。大会吸引科学仪器及检验检测等行业约1400位高端人士参会。近年来,“第二次量子革命”被提出,不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用,对微观量子世界进行被动观察和解释,“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统,扎根于纯粹量子效应的量子技术,以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。今年3月12日,在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中首次将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位,明确指出要求实现量子精密测量技术突破。面对量子科技的发展新契机,4月23日上午,第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)召开了量子精密测量产业化发展论坛,邀请领域内的专家学者等,共同研讨量子精密测量技术及其产业化应用,以期推动量子精密测量产业化进程。(文后附视频回放链接)会议现场中国石油大学(北京)人工智能学院院长肖立志 致辞会议开始后,由中国石油大学(北京)人工智能学院院长肖立志教授致辞。致辞结束后,6位演讲嘉宾分别从不同的角度分享了自己在量子领域的相关工作,并与现场观众进行了热烈的交流讨论。现场观众提问交流报告人:国仪量子联合创始人、CEO 贺羽报告题目:国仪量子:引领量子精密测量技术产业化国仪量子秉承着“为国造仪”的理念,成立以来一直致力于量子精密测量技术赋能各行各业。报告中,贺羽介绍了量子精密测量的基本原理以及在医疗健康(例如冠心病诊断、单个癌变细胞检测、脑磁图研究)、科研检测(例如解析单分子结构、引力波探测、寻找新粒子)、能源开发(例如油气探测、探矿、电力)和工业发展(例如高精度原子钟、脑机交互、芯片电流成像)等领域的应用。国仪量子以量子精密测量技术为核心技术,为科研机构、企事业单位等提供高端装置平台、核心器件、核心技术解决方案等产品和服务。报告人:国仪量子测控事业部总经理 吴亚报告题目:量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用量子精密测量的研究离不开测控电子学产品的支持,量子态的控制与读出都依赖高精度、高灵敏度的测控系统。针对于此,吴亚在报告介绍了一系列针对量子精密测量领域的测控解决方案,以NV色心量子精密测量应用方向为基础,介绍了量子测控产品的实际应用方法。报告人:国仪石油技术(无锡)有限公司系统工程师 孙哲报告题目:量子精密测量在地球物理探测中的应用量子精密测量是量子信息科学的重要分支之一,该种测量技术具有远超经典极限的探测精度和灵敏度。在精度方面,顺磁共振技术能够对物质中未成对的电子进行精确探测并进行定性和定量分析,具有纳米尺度的空间分辨率;在灵敏度方面,原子磁力探测技术能够探测到强度低至fT级别的弱磁场信号。报告中,孙哲表示,采用顺磁共振技术对页岩等非常规储层的岩心或岩屑进行探测时,能够精确测量其内部顺磁性离子,进而可得到其表面弛豫率等重要信息,对研究其内部孔隙结构和润湿性等方面具有重要意义。采用原子磁力计作为井下和地面通信的接收机时能够有效提升信息的传输速率、稳定性和距离,大幅度提升油气的勘探开发效率,该技术在旋转导向系统控制、生产井流量阀控制以及随钻测井信息传输等方面具有广阔的应用前景。报告人:中国科学技术大学教授 廖昭亮报告题目:新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控发展新材料、新结构和新原理器件已成为在后摩尔时代主要的研究方向之一,它有望突破经典半导体器件的极限,进一步推动电子信息工业的蓬勃发展。这其中一个重要的思路就是利用外延制备技术原子级构筑新型电子功能材料。通过材料的外延组合调控,人工设计制备异质结、超晶格和二维材料等人工材料,从而探索发现革命性的新材料。廖昭亮在报告中重点介绍了其团队在这一领域的一些工作,包括用于材料外延制备的激光分子束外延系统的研制,以及基于激光分子束外延系统在制备多功能耦合复杂氧化物异质结体系方面取得的一些进展。主要包括磁性材料的界面设计、电子相变的连续调控,并结合同步辐射表征方法、理论计算、高分辨微区晶体表征等先进的手段探讨界面新奇现象的物理机制。报告人:国仪量子高级应用工程师 代映秋报告题目: 基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋电子顺磁共振波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构、动力学以及空间分布的谱学方法,能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。代映秋在报告中以顺磁共振的仪器开发和应用为主线,介绍X波段顺磁共振波谱仪的关键技术,以及基于金刚石NV色心的单自旋磁共振谱仪的实现和应用。视频回放内容嘉宾国仪量子:引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术(无锡)有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋
  • 《Science》!热电转换效率测量系统PEM助力客户文章登上顶级期刊
    导读:当今,化石能源短缺和环境污染问题凸显,能源的多元化和高效多利用成为解决能源与环境问题的一个重要途径。作为一种绿色能源技术和环保型制冷技术热电转换技术受到学术界和工业界的广泛关注。热电转换技术是利用材料的塞贝克效应与帕尔贴效应将热能和电能进行直接转换的技术,包括热电发电和热电制冷。这种技术具有系统体积小、可靠性高、不排放污染物、适用温度范围广等特点。热电器件可以实现热能和电能的直接转换,在废热回收和固态制冷领域具有重要的研究价值,对热电发电器件的能量转换效率进行测量是评价热电材料和器件性能的重要基础。 热电材料性能指标的关键在于能源转换效率,其由材料的无量纲热电性能优值(ZT值)决定。由ZT值的定义式(ZT = (Sσ/κ)T)可知,在给定温度T下,高性能热电材料应具有大的塞贝克系数S、高的电导率σ和低的热导率κ。然而,这些热电参数相互之间具有强烈的耦合关系,使得热电材料的性能优化具挑战性,调控这些强烈耦合的复杂热电参数是提高材料ZT值和热电转换效率的关键。随着热电材料领域的研究越来越受重视,不断涌现出了诸多提升ZT值的有效策略:优化载流子浓度以提高电导率;调整电子能带结构、晶体结构、相结构等优化电传输性能;通过引入点缺陷、位错、晶界、纳米沉淀物等进行多尺度分层架构设计以降低热导率;探索和开发具有本征低热导率特性的新材料体系;通过高通量及基于基因计算等预测潜在热电材料等。近日,北京航空航天大学材料科学与工程学院赵立东教授团队与南方科技大学、清华大学及武汉理工大学的科研团队合作,通过掺杂Pb,显著提高了p型SnSe晶体室温附近的电传输性能。该工作以《Power generation and thermoelectric cooling enabled by momentum and energy multiband alignments》为题目发表在《Science》上。 以往研究中,多选用窄带隙或半金属材料作为热电制冷材料,赵立东教授课题组则主要开发宽带隙热电材料,利用各向异性调和电输运与热输运的矛盾。该研究通过在动量空间和能量空间同时作用的多价带协同传输策略,实现了p型SnSe晶体热电性能的显著提升;并制备了基于SnSe晶体材料的热电器件,测试其温差发电性能(大发电量及功率),还实现了大温差的电子制冷。这一研究表明SnSe基晶体材料在温差发电和电子制冷方面有巨大潜力,使用p型SnSe晶体制备的器件,其制冷性能达到了使用传统BiTe基材料商用器件的70%(210K温差下),但SnSe基热电材料具有成本低、重量轻且储量更加丰富等优势,具备十分巨大的应用价值。图1. 使用PEM-2测得的温差发电器件性能:电压(A)和输出功率(B)以上工作中,材料的电导率、塞贝克系数使用日本Advance Riko公司生产的塞贝克系数/电阻测量系统ZEM-3测得,热电转换器件(TEG)的发电量、输出功率及热电转换效率使用日本Advance Riko公司生产的热电转换效率测量系统PEM-2测得。图2. 使用PEM-2测得的温差发电器件的转换效率 日本Advance Riko公司已专业从事“热”相关技术和设备的研究开发近60年,并一直走在相关领域的前端,为各地的科学研究及生产活动提供了诸如红外加热、热分析/热常数测量等系统。2018年初,Quantum Design 中国公司将日本Advance Riko公司的新先进热电材料测试设备:小型热电转换效率测量系统Mini-PEM、塞贝克系数/电阻测量系统ZEM、热电转换效率测量系统PEM及大气环境下热电材料性能评估系统F-PEM引进中国。2018年7月,Quantum Design中国与日本Advance Riko达成协议,作为其热电材料测试设备在中国的代理商继续合作,携手将日本Advance Riko先进的热电相关设备介绍到中国。目前,所有中国用户购买的日本Advance Riko热电产品,均由Quantum Design中国公司的工程师团队负责安装及售后服务。同时,Quantum Design 中国公司在日本Advance Riko公司的协助下,在北京建立部分热电设备示范实验室和用户服务中心,更好的为中国热电技术的发展提供设备支持和技术服务。参考文献:[1] Qin Bingchao et al., Power generation and thermoelectric cooling enabled by momentum and energy multiband alignments, Science 30 Jul 2021: Vol. 373, Issue 6554, pp. 556-561[2] 《Science》刊发北航赵立东教授课题组在电子制冷材料研究上的新进展,北京航空航天大学新闻网[3] 南科大何佳清团队在Science发表SnSe热电材料和器件重要成果,南方科技大学新闻网 关注Quantum Design China微信公众号,在对话框中输入“热电”了解更多信息。
  • 如何精准找出CIS影像晶片缺陷?透过量子效率光谱解析常见的4种制程缺陷!
    本文将为您介绍何谓量子效率光谱,以及CIS影像晶片常见的4种制程缺陷。SG-A_CMOS 商用级图像传感器测试仪相较于传统光学检测设备可以提供更精细的缺陷检测资讯,有助于使用者全面了解CIS影像晶片的性能表现。量子效率光谱是CIS影像晶片的关键参数之一,可以反映CIS影像晶片对不同波长下的感光能力,进而影响影像的成像质量。1. 什么是CIS影像晶片的量子效率光谱?CIS影像晶片的量子效率光谱是指在不同波长下,CIS晶片对光的响应效率。物理上,光子的能量与其波长成反比,因此,不同波长的光子对CIS影像晶片产生的响应效率也不同。量子效率光谱可以反映传感器在不同波长下的响应能力,帮助人们理解传感器的灵敏度和色彩还原能力等特性。通常,传感器的量子效率光谱会在可见光波段范围内呈现出不同的特征,如波峰和波谷,这些特征也直接影响着传感器的成像质量。2. Quantum Efficiency Spectrum 量子效率光谱可以解析CIS影像晶片内部的缺陷,常见的有下四种:BSI processing designOptical Crosstalk inspectionColor filter quality and performanceSi wafer THK condition in BSI processing3. 透过量子效率光谱解析常见的4种制程缺陷A. 什么是BSI制程?(1) BSI的运作方式BSI全名是Back-Side Illumination.是指"背照式"影像传感器的制造工艺,它相对于传统的"正面照射"(FSI, Front-Side Illumination)影像传感器,能够提高影像传感器的光学性能,特别是在各波长的感光效率的大幅提升。在BSI制程中,像素置于矽基板的背面,光通过矽基板进入感光像素,减少了前面的传输层和金属线路的干扰,提高了光的利用率和绕射效应,进而提高了影像传感器的解析度和灵敏度。(2) 传统的"正面照射"(FSI, Front-Side Illumination)图像传感器的工作方式FSI 是一种传统的图像传感器制程技术,光线透过透镜后,从图像传感器的正面照射到图像传感器的感光面,因此需要在感光面(黄色方框, Silicon)的上方放置一些电路和金属线,这些元件会遮挡一部分光线,降低图像传感器的光量利用率,影响图像的品质。相对地,BSI 技术是在感光面的背面,也就是基板反面制作出感光元件,让光线可以直接进入到感光面,这样就可以最大限度地提高光量利用率,提高图像的品质,并且不需要额外的电路和金属线的遮挡,因此也可以实现更高的像素密度和更快的图像读取速度。(3) 为什么BSI工艺重要?BSI工艺是重要的制造技术之一,可以大幅提升CIS图像传感器的感光度和量子效率,因此对于低光照环境下的图像采集有很大的帮助。BSI工艺还可以提高图像传感器的分辨率、动态范围和信噪比等性能,使得图像质量更加优良。由于现今图像应用日益广泛,对图像质量和性能要求也越来越高,因此BSI工艺在现代图像传感器的制造中扮演着重要的角色。目前,BSI 技术已成为图像传感器的主流工艺技术之一,被广泛应用于各种高阶图像产品中。(4) 量子效率光谱如何评估BSI工艺的好坏如前述,在CIS图像芯片的制造过程中,不同波长的光子对于图像芯片的感光能力有所不同。因此,量子效率光谱是一种可以检测图像芯片感光能力的方法。利用量子效率光谱,可以评估BSI工艺的好坏。Example-1如图,TSMC使用量子效率光谱分析了前照式FSI和背照式BSI两种工艺对RGB三原色的像素感光表现的差异。结果表明,BSI工艺可以大幅提高像素的感光度,将原本FSI的40%左右提高到将近60%的量子效率。上图 TSMC利用Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum(量子效率光谱)分析1.75μm的前照式FSI与背照式BSI两种工艺对RGB三原色的像素在不同波长下的感光表现差异。由量子效率光谱的结果显示,BSI工艺可以大幅提升像素的感光度,将原本FSI的40%左右提高到将近60%的量子效率。(Reference: tsmc CIS)。量子效率光谱的分析可以帮助工程师判断不同工艺对感光能力的影响,并且确定BSI工艺的优势。(5) 利用量子效率光谱分析不同BSI工艺工艺对CIS图像芯片感光能力的影响Example-2 如上图。Omnivision 采用Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum量子效率光谱分析采用TSMC 65nm工艺进行量产时,不同工艺工艺,对CIS图像芯片感光能力的影响。在1.4um像素尺寸使用BSI-1工艺与BSI-2的量子效率光谱比较下,可以显著的判断,BSI-2的量子效率较BSI-1有着将近10%的量子效率提升。代表着BSI-2的工艺可以让CIS图像芯片内部绝对感光能力可以提升10%((a)表)。此外,量子效率光谱是优化CIS图像芯片制造的重要工具。例如,在将BSI-2用于1.1um像素的工艺中,与1.4um像素的比较表明,在蓝光像素方面,BSI-2可以提供更高的感光效率,而在绿光和红光像素的感光能力方面,BSI-2的效果与1.4um像素相似。另外,Omnivision也利用量子效率光谱分析了TSMC 65nm工艺中不同BSI工艺工艺对CIS图像芯片感光能力的影响,发现BSI-2可以提高近10%的量子效率,从而使CIS图像芯片的感光能力提高10%。将BSI-2工艺用于1.1um像素的制造,并以量子效率光谱比较1.4um和1.1um像素。结果显示,使用BSI-2工艺的1.1um像素,在蓝色像素方面具有更高的感光效率,而在绿色和红色像素的感光能力方面与1.4um像素相近。这个结果显示,BSI-2工艺可以在保持像素尺寸的前提下提高CIS图像芯片的感光能力,进而提高图像质量。因此,利用量子效率光谱比较不同工艺工艺对CIS图像芯片的影响,可以为CIS制造优化提供重要参考。上图 Omnivision采用了Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum量子效率光谱,以分析TSMC 65nm工艺在量产时,不同工艺工艺对CIS图像芯片感光能力的影响。通过这种光谱分析技术,Omnivision能够精确地判断不同工艺工艺所产生的量子效率差异,并进一步分析出如何优化CIS图像芯片的感光能力。因此,Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum量子效率光谱分析是CIS工艺中一项重要的技术,可用于协助提高CIS图像芯片的质量和性能。(Reference: Omnivision BSI Technology.)B. Optical Crosstalk Inspection(1) 什么是Optical Crosstalk?CIS的optical cross-talk是指光线在图像芯片中行进时,由于折射、反射等原因,导致相邻像素之间的光相互干扰而产生的一种影响。(2) 为什么Optical Crosstalk的检测重要?在CIS图像芯片中,optical crosstalk是一个重要的问题,因为它会影响图像的品质和精度。optical crosstalk是由于像素之间的光学相互作用而产生的,导致相邻像素的光信号互相干扰,进而影响到像素之间的区别度和对比度。因此,降低optical cross-talk是提高CIS图像芯片品质的重要目标之一。(3) 如何利用QE光谱来检测CIS 的Crosstalk?量子效率(QE)光谱可用于检测CMOS图像传感器(CIS)的串音问题。通过测量CIS在不同波长下的QE,可以检测CIS中是否存在串音问题。当CIS中存在串音问题时,在某些波长下可能会观察到QE异常。在这种情况下,可以采取相应的措施来降低串音,例如优化CIS设计或改进工艺。缩小像素尺寸对于高分辨率成像和量子图像传感器是绝对必要的。如上图,TSMC利用45nm 先进CMOS工艺,来制作0.9um 像素用于堆叠式CIS。而optical crosstalk光学串扰对于SNR与成像品质有着显著的影响。因此,TSMC采用了一种像素工艺,来改善这种optical crosstalk光学串扰。结构如下图。结构(a)是控制像素。光的路径线为ML(Microlens)、CF (Color Filter)、PD(Photodiode, 感光层)。而在optical crosstalk影响的示意图,如绿色线的轨迹。光子由相邻的像素单元进入后,因为多层结构的折射,入射到中间的PD感光区,造成串扰讯号。TSMC设计结构(b) “深沟槽隔离(DTI)" 技术是为了在不牺牲并行暗性能的情况下抑制光学串扰。由(b)可以发现,DTI所形成的沟槽可以隔离原本会产生光学串扰的光子入射到中间的感光Photodiode区,抑制了串扰并提高了SNR。像素的横截面示意图 (a) 控制像素 (b)串扰改善像素。Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum of two different structure CISs. 在该图中,展示了0.9um像素的量子效率光谱,其中虚线代表控制的0.9um像素(a),实线代表改进的0.9um像素(b)。由于栅格结构的光学孔径面积略微变小,因此光学串扰得到了极大的抑制。光学串扰抑制的直接证据,在量子效率光谱上得到体现。图中三个黄色箭头指出了R、G、B通道的串扰抑制证据。蓝光通道和红光通道反应略微下降,但是通过新开发的颜色滤光片材料,绿光通道的量子效率得到了提升。利用Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum技术可以直接证明光学串扰的抑制现象。对于不同的CIS图像芯片,可以通过量子效率光谱测试来比较它们在不同波长下的量子效率响应,进而分辨optical crosstalk是否得到抑制。上图展示了0.9um像素的量子效率光谱,其中虚线代表控制的0.9um像素(a),实线代表改进的0.9um像素(b)。由于栅格结构的光学孔径面积略微变小,因此光学串扰得到了极大的抑制。光学串扰抑制的直接证据,在量子效率光谱上得到体现。图中三个黄色箭头指出了R、G、B通道的串扰抑制证据。C. Color filter quality inspection(1) 什么是CIS 的Color filter?CIS的Color filter是一种用于CIS图像芯片的光学滤光片。它被用于调整图像传感器中各个像素的光谱响应,以便使得CIS图像芯片可以感测和分离不同颜色的光,并将其转换为数字信号。Color filter通常包括红、绿、蓝三种基本的色彩滤光片。而对于各种不同filter排列而成的color filter array (CFA),可以参考下面的资料。最常见的CFA就是Bayer filter的排列,也就是每个单元会有一个B、一个R、与两个G的filter排列。Color filter在CIS图像芯片中扮演着非常重要的角色,其质量直接影响着图像的色彩再现效果。为了确保Color filter的性能符合设计要求,需要进行精确的光谱分析和质量检测。透过率光谱可以评估不同Color filter的光学性能 量子效率光谱可以检测Color filter与光电二极管的匹配程度。只有通过严格的质量检测,才能保证CIS芯片输出优质的图像。图 Color filter 如何组合在“Pixel"传感器中。一个像素单位会是由Micro Lens + CFA + Photodiode等三个主要部件构成。Color filter的主要作用是将入射的白光分解成不同的色光,并且选择性地遮挡某些色光,从而实现对不同波长光的选择性感光。(2) 为什么Color filter的检测重要?在CIS图像芯片中,每个像素上都会有一个color filter,用来选择性地感光RGB三种颜色的光线,从而实现对彩色图像的捕捉和处理。如果color filter的性能不好,会影响像素的感光度和光谱响应,进而影响图像的品质和精度。因此,优化color filter的性能对于提高CIS图像芯片的品质至关重要。Color filter 的检测是十分重要的,因为color filter 的品质和稳定性会直接影响到CIS 图像芯片的色彩精确度和对比度,进而影响整个图像的品质和清晰度。如果color filter 存在缺陷或不均匀的情况,就会导致图像中某些颜色的偏移、失真、色彩不均等问题。因此,对color filter 进行严格的检测,可以帮助制造商确保其性能和品质符合设计要求,从而提高CIS 图像芯片的生产效率和产品的可靠性。(3) 如何利用QE光谱来检测CIS 的Color filter quality?CIS的Color filter通常是由一种称为“有机色料"(organic dyes or pigments)的物质制成,这些有机色料能够选择性地吸收特定波长的光,以产生所需的颜色滤波效果。这些有机色料通常是透过涂布技术将它们沉积在玻璃或硅基板上形成彩色滤光片。量子效率(QE)光谱可以测量CIS在不同波长下的感光度,从而确定Color filter的品质和性能。正常情况下,Color filter应该能够适当地分离不同波长的光,并且在光学过程中产生较小的串扰。因此,如果在特定波长下的量子效率比预期值低,可能是由于Color filter的品质或性能问题引起的。通过对量子效率 (QE)光谱的分析,可以确定Color filter的性能是否符合设计要求,并提前进行相应的调整和优化。TSMC利用Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum晶片级量子效率光谱技术,对不同的绿色滤光片材料进行检测,以评估其对CIS图像芯片的感光能力和光学串扰的影响。如上图,TSMC的CIS工艺流程利用Wafer Level Quantum Efficiency Spectrum的光谱技术,针对不同的绿色滤光片材料进行检测,以评估其对CIS图像芯片的感光能力和光学串扰的影响。晶圆级量子效率光谱显示了三种不同Color filter材料(Green_1, Green_2和Green_3)的特性。透过比较这三种材料,可以发现:(1) 主要绿色峰值位置偏移至550nm(2) 绿光和蓝光通道的optical crosstalk现象显著降低(3) 绿光和红光通道的optical crosstalk现象显著增加。通过对量子效率(QE)光谱的分析,可以确定Color filter的性能是否符合设计要求,并提前进行相应的调整和优化。以确保滤光片材料的特性符合设计要求,并且保证图像的品质和精度,提高CIS图像芯片的可靠性和稳定性。D. Si 晶圆厚度控制(1) 什么是Si 晶圆厚度控制?当我们在制造BSI CIS图像芯片时,需要使用一种称为"减薄(thin down)"的工艺来将晶圆变得更薄。这减薄后的晶圆厚度会直接影响CIS芯片的感光度,因此晶圆的厚度对图像芯片的感光性能和质量都有很大的影响。为了确保图像芯片能够正常工作,我们需要使用"Si 晶圆厚度控制"工艺来精确地控制晶圆的厚度。这样可以确保我们减薄出来的晶圆厚度能够符合设计要求,同时也可以提高图像芯片的产品良率。BSI的流程图。采用BSI工艺的CIS图像芯片,会有一道重要的工艺“减薄"(Thin down), 也就是将晶圆的厚度减少到一定的程度。(2) Si 晶圆厚度控制工艺监控中的量子效率检测非常重要在制造CIS芯片时,Si 晶圆厚度控制工艺的控制对于芯片的感光度有着直接的影响。这种影响可以透过量子效率光谱来观察,确保减薄后的CIS芯片拥有相当的光电转换量子效率。减薄后的晶圆会有一个最佳的厚度值,可以确保CIS芯片拥有最佳的光电转换量子效率。使用450nm、530nm和600nm三种波长,可以测试红色、绿色和蓝色通道的量子效率。实验结果显示了不同减薄厚度的CIS在蓝光、绿光、红光通道的量子效率值的变化。减薄厚度的偏差会对CIS的感光度产生直接的影响,进而影响量子效率的值。因此,量子效率的检测对于Si 晶圆厚度控制工艺的监控至关重要,以确保制造的CIS芯片具有稳定和一致的质量。下图显示了在不同减薄厚度下CIS图像芯片在蓝、绿、红三个光通道的量子效率值变化。蓝光通道的量子效率值是利用450nm波长测量的,当减薄后的厚度比标准厚度多0.3um时,其量子效率值会由52%下降至49% 当减薄后的厚度比标准厚度少0.3um时,蓝光通道的量子效率只略微低于52%。红光通道的量子效率值是利用600nm波长测量的,发现红光通道的表现在不同厚度下与蓝光通道相反,当减薄后的厚度比标准厚度少0.3um时,红光通道的量子效率显著地由44%下降至41%。在较厚的条件(+0.3um)下,红光通道的量子效率并没有显著的变化。绿光通道的量子效率值是以530nm波长测量的,在三种厚度条件下(STD THK ± 0.3um),绿光通道的量子效率没有显著的变化。利用不同的Si晶圆厚度(THK)对CIS图像芯片的量子效率进行测试,测试波长分别为600nm、530nm和450nm,并且针对红色、绿色和蓝色通道的量子效率进行评估。结果显示,在绿光通道方面,Si晶圆厚度的变化在±0.3um范围内,530nm波段的量子效率并未有明显变化。但是,在红光通道方面,随着Si晶圆厚度的下降,量子效率会有显著的下降。而在蓝光通道450nm的情况下,量子效率会随着Si晶圆厚度的下降而有显著的下降。这些结果表明,Si晶圆厚度对于CIS图像芯片的量子效率有重要的影响,且不同通道的影响程度不同。因此,在制造CIS图像芯片时需要精确地控制Si晶圆厚度,以确保产品的质量和性能。
  • 以极限感知确立“中国精度”:之江实验室量子传感极弱力测量装置通过里程碑验收
    以极限感知确立“中国精度”之江实验室以人工智能为骨干支撑,以智能感知、智能计算、智能网络和智能系统为主要方向开展基础研究和核心技术攻关,目标建成世界一流的人工智能基础研究中心。朱世强主任认为,“之江实验室要打造全新的人工智能技术生态体系,不能简单的停留在算法研究的层面,更不能单纯利用国外开源开放的算法做应用开发。未来人工智能领域的核心竞争在于更前沿的基础研究,从科学的角度来看,真正的智能起源于对外部世界信息的精确感知,培育超级感知能力是之江实验室打造人工智能技术生态的重要基础。这也是我们谋划建设量子精密测量大科学装置的初衷。”之江实验室首席科学家房建成院士介绍说,“我们将投入15亿元建设量子精密测量科学装置,基于原子自旋效应、原子干涉效应、光子动量效应等原理,实现超高灵敏惯性、极弱磁、极弱力、绝对重力等多种物理量的超高精度测量,突破传统测量方法的理论极限,确立‘中国精度’。”要实现国际领先水平的超高精度传感与测量,之江实验室的科研团队有底气。量子精密测量科学装置集结了北京航空航天大学、浙江大学等国内最顶尖的专家团队,在极弱磁测量、惯性测量等研究领域多次获得国家级奖励。促进基础研究与应用研究融通发展据介绍,量子精密测量大科学装置将支撑科学家开展诺奖级前沿科学问题的探索,如在验证宇宙空间CPT对称破缺、新的相互作用力、非牛顿引力,研究纳米间距Casimir效应、量子—经典转换问题等前沿物理学方面发挥重要作用。“建设大科学装置不仅仅是实验室自己的科研需要,我们更希望依托重大装置吸引全世界最优秀的科学家到之江实验室探索前沿科学问题,同时做好技术的转化应用,服务于产业发展。”之江实验室主任朱世强表示。量子精密测量大科学装置不仅可以帮助拓展人类的认知边界,还具有很广阔的应用前景,如大幅提升导航、激光制导、水下定位、医学检测和引力波探测等的准确性和精度。科技进步最终用于改善民生,也是建设这一大科学装置的主要任务之一。子项目新型无损被动高分辨率心脑磁研究装置负责人说,“量子传感研究中心正在研究的新型被动式原子磁强计(fT级),能在屏蔽外界磁场环境下直接测量大脑发出的磁场,有望实现脑神经系统的功能测量。SERF极弱脑磁心磁测量可能带来变革性技术,破解目前核磁共振等观测设备对婴幼儿、体内含金属部件患者等特殊人群无法使用的问题。”之江实验室将建成国际一流的心磁和脑磁两类研究装置,结合医学成像技术,攻关心脑极弱磁测量。“体制机制创新就是生产力”“如果从零开始谋划的话,一个大科学装置往往需要十几年的时间,才能从构想到建成落地。之江实验室成立不到两年的时间,已经有两个大科学装置通过论证,这主要源于我们在科研体制机制创新上的优势,后续我们还将启动一个、筹划一个,再培育一个。”朱世强介绍。实验室最先通过论证的就是量子精密测量大科学装置。房建成院士对于该装置的快速启动给出了干脆利落的回答:“体制机制创新就是生产力。”“之江实验室从项目发现、团队组建,再到论证立项和过程管理都进行了一系列的制度创新,大兵团作战的协同攻关推动科研提质增速。半年多的时间,我们完成了项目各种环节的多轮论证,在提升效率的同时保证科研的严谨性。”房建成院士说据介绍,量子精密测量大科学装置的目标是引领国际。在2020年底之前,项目组将结合之江实验室新园区建设工作,开展关键技术研究平台搭建,完成装置的总体设计。到2023年,在条件设施更优化的新建实验室中继续优化提升指标,持续引领国际水平。
  • 远不止用于量子研究的量子精密测量技术——ACCSI2021量子精密测量产业化发展论坛邀您参加
    量子力学是近代科学技术的支柱,可以追溯到1895年X射线的发现,之后普朗克于1900年提出量子论, 1905年,爱因斯坦提出光量子的概念。此后,量子力学迎来了蓬勃发展,广泛应用于诸如原子弹、晶体管、激光、核磁共振、高温超导、巨磁阻等领域的研究中,被称为“第一次量子革命”。近年来,“第二次量子革命”被提出,不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用,对微观量子世界进行被动观察和解释,“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统,扎根于纯粹量子效应的量子技术,以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。“第二次量子革命”的提出,引发了各国的关注,面临着激烈的国际竞争态势。2016年5月,欧盟发布《量子宣言》;同年12月,英国发布《量子时代》;2018年9月,美国公布《量子信息国家计划》;同年 11月,德国发布《量子技术-从科研到市场》。此外,中国、日本等均发布了国家支持计划,谷歌、华为、微软、IBM等也加入了量子产业竞争。2020年3月12日,在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中更是将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位,要求实现量子精密测量技术突破。而近日,德国提出了量子系统新的研究计划,德国联邦教研部随后将在该议程基础上推出2022年开始的量子系统研究计划。未来德国量子领域的研究重点主要是量子计算机、量子通信、量子测量技术、量子系统的基础技术。量子科学技术受到广泛关注主要是由于其可以突破信息和物质科学技术的经典极限。量子科学技术主要研究方向包括量子通信,量子计算和量子精密测量。量子精密测量的基本原理是利用磁、光与原子的相互作用,实现对各种物理量超高精度的测量,可大幅超越经典测量手段。目前量子精密测量已在生物与医疗、食品安全、化学与材料科学等领域显示出其独特的优势和广阔的应用前景。但我国量子精密测量在系统工程化和实用化仍有待探索,科研成果转化应用机制不成熟,产业合作和推动力量有限。为推动量子精密测量产业化进程,2021年4月23日,第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)将召开量子精密测量产业化发展论坛,邀请领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家等,共同研讨如何推进并加快量子精密测量产业化。现诚邀各领域相关从业人员参加学习 ! (报名参会) ACCSI 2021“量子精密测量产业化发展论坛”邀请报告及报告嘉宾一、论坛时间:2021年4月23日 9:00-12:00  二、论坛地点:无锡融创万达文华酒店  三、参会嘉宾:领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家;相关仪器企业及上下游企业董事长、总经理、总工、市场总监、研发总监、销售总监等。  四、会议形式:现场会议 / 线上会议内容嘉宾国仪量子:引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽皮秒高重频相干脉冲产生及量子光学应用复旦大学 教授吴赛骏量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术(无锡)有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋2021第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)将于2021年4月21-23日在无锡市召开。ACCSI定位为科学仪器行业高级别产业峰会,经过14年的发展,单届参会人数已突破1000人,被业界誉为科学仪器行业的“达沃斯论坛”。ACCSI2021以“创新发展,产业共进”为主题,力求对过去一年中国科学仪器产业最新进展进行较为全面的总结,力争把最新的产业发展政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势、最新的科学仪器研发成果等在最短的时间内呈现给各位参会代表。会议期间将颁发 “年度优秀新品”、 “年度绿色仪器”、“年度行业领军企业”、“年度十大第三方检测机构”、“年度售后服务厂商”、“年度网络营销奖”“年度人物”等多项行业大奖,引领科学仪器产业方向。参会咨询报告及参会报名:010-51654077-8124 13671073756 杜老师 15611023645李老师 赞助及媒体合作:010-51654077-8015 13552834693魏老师微信添加accsi1或发邮件至accsi@instrument.com.cn (注明单位、姓名、手机)咨询报名。报名链接:https://insevent.instrument.com.cn/t/qK 报名二维码扫描二维码查看最新会议日程
  • PPMS精彩案例分享丨定制化输运测量为量子材料研究提供有力手段!
    近代量子力学和凝聚态物理学的建立,大地扩展了人类对材料的认识,将材料研究从力学性能等宏观尺度拓展到了电子行为主导的微观尺度,超导、拓扑材料等新奇物态被相继发现,催生了量子材料器件研究及应用的新领域。电输运性质是材料基本的物理属性之一,量子材料新奇宏观物理效应如Shubnikov-de Haas(SdH)量子振荡、量子霍尔效应、反常量子霍尔效应等,都需要通过电输运测量来研究。此外电输运测量也是一种广泛、有力的研究手段,通过调控外界参量(如温度、磁场、压力等)和材料属性(如掺杂浓度、薄膜厚度等),可实现材料输运性质的可控调节,从而进一步揭示宏观物性背后的微观机理。Quantum Design公司的综合物性测量系统PPMS电输运选件为用户的输运测量提供了一个高效稳定可拓展的平台,助力用户获得高质量数据。Mn掺杂Dirac半金属Cd3As2的可调SdH量子振荡研究中科院金属所张志东、刘伟研究组及其合作单位对不同Mn掺杂浓度的拓扑Dirac半金属(Cd1-xMnx)3As2的SdH量子振荡特性展开系统研究,发现SdH振荡规律随掺杂浓度显著变化,说明材料费米面位置严重依赖Mn掺杂浓度,此外Mn原子在Dirac半金属中诱发了反铁磁性,因而可通过控制反铁磁序参量来调控材料拓扑性质[1]。*数据获取:14T磁场范围的综合物性测试系统(PPMS, Quantum Design),纵向电阻通过标准四端法测量[1]。SdH量子振荡是表征拓扑材料量子输运性质的有力工具,其振荡信号与材料的费米面结构直接相关。从上图不同Mn掺杂浓度的Cd3As2合金的电磁输运测试结果中可以看出,纵向磁阻随磁场演变存在明显振荡行为,且主要振荡随温度升高迅速衰减,振荡频率随Mn掺杂浓度增加迅速降低,表明Mn掺杂浓度严重影响材料费米面位置。SdH量子振荡规律在不同温度(如2K,4K)的横向对比对系统的温度控制提出了很高要求,不仅需要温度值准确,更依赖于控温稳定,PPMS系统控温稳定性高,在20K以上温度控制精细可达±0.02%,20K以下则为±0.2%。此外,根据SdH振荡数据分析费米面面积等物理参量,需要振荡数据光滑,才能进行高品质拟合,PPMS系统超导线圈激励磁场线性平稳的演变对高度的数据获取尤为重要。电场调控大掺杂浓度铱氧化物Mott缘体的电子相图研究元素掺杂可以实现对材料输运性质的调控,但受化学互溶性限制,载流子浓度调控一般在很小范围(几个%)。相较之下,栅压电场调控载流子浓度具有更多优势,原则上它可以在不影响材料有序程度的基础上可控可逆的改变载流子浓度,且不受互溶度限制,可以较大程度影响载流子水平。清华大学物理系于浦教授课题组及合作者通过电场调控下的电输运研究,次刻画了大掺杂浓度范围内铱氧化物Mott缘体的电子态的演化情况,全面描绘材料的电子相图,对关联材料的研究具有广泛启发性意义[2]。*数据获取:全新一代综合物性测试系统(PPMS DynaCool, Quantum Design),测量结构霍尔棒利用光刻技术,尺寸为1.6 mm*0.4 mm,并溅射一层Pt膜作为栅电,整个结构浸入DEME-TFSI离子液体中,原位测量栅电压调控下的输运行为[2]。 在本文中,作者通过电场调控方法先将质子注入到 [SrIrO3/SrTiO3] 超晶格中,基于电中性原理,等量电子会被吸引并填充到靠近费米能的能带上,从而借助质子插入,实现对特定能带的电子填充。通过栅压电场调控下电输运的实时测量数据发现,随着电子掺杂浓度的增加,材料先会从一个反铁磁Mott缘体被调控到一个高温区显示金属态、低温区显示弱缘化的电子态,继而又重新回到缘态,并随着整个能带的填满而变为一个能带缘体。不同掺杂浓度的电子相图的全面刻画,源于不同电场调控下输运数据的详细测量。PPMS测量系统不仅提供高效准确的输运数据测量,而且用户可根据测量需要设计实验,增加栅压电等,从而实现定制化测量。二维磁性纳米片CrSe2的层厚依赖可调磁序研究除载流子浓度调控获得可调输运性质之外,低维量子材料物性的层厚依赖也是一个重要的研究方向。湖南大学段曦东教授及其合作单位在对二维磁性纳米片CrSe2的研究中发现,性质稳定的CrSe2纳米片可以很容易生长到无悬挂键的WSe2衬底上,其厚度可以可控地调节到单层限。性质稳定、厚度可调的CrSe2纳米片将在大程度上拓展二维磁性材料的实际应用前景,有望用于构建高自旋注入效率的自旋电子器件[3] 。*数据获取:全新一代综合物性测试系统(PPMS DynaCool, Quantum Design),配备有一个或两个锁相放大器(SR830, Stanford)[3]。 本文提出的在二维WSe2上气相外延生长的二维范德华磁性CrSe2纳米片,具有良好的范德华接触界面,厚度可调并具有良好的空气稳定性。从上图不同层厚纳米片的反常霍尔电阻的对比可以看出:随层厚增加,材料霍尔电阻幅值明显提升,表明材料由弱铁磁性变化到强铁磁性;另一方面随温度增加,反常霍尔电阻信号明显减弱,并在居里温度完全消失。纳米片在空气中放置六个月其电磁输运性质几乎没有变化,进一步验证了该材料的空气稳定性,同时也可以看出PPMS系统电输运测量的稳定性与可重复性,一个稳健的精细可控平台是输运实验研究的重要基础。电输运测量选件是Quantum Design综合物性测量系统PPMS广泛使用选件之一,因为制样简单、测试通道多以及自动化程度高而深受用户欢迎。电输运样品托享有技术,全自动测量电阻率、霍尔系数等参量,配合基系统的变温(1.8-400K)和变磁场(PPMS大磁场16T, PPMS DynaCool大磁场14T)环境,可实现材料电磁输运特性的全面刻画。PPMS的电输运测量不仅是一个高度自动化的平台,也是一个开放的平台:结合van der Pauw-Hall选件,方便快捷的采用van der Pauw法测量形状不规则但厚度均匀的样品电阻率和霍尔性质;结合转杆选件,搭配不同样品板,可以测量面内面外各向异性磁阻;结合高压腔,可以开展压力依赖的电输运研究。PPMS的电输运测量也是一个可拓展的平台,在基本配置的基础上,用户可以根据自己的需要,定制化的增加电流源、电压源以及锁相放大器等设备。为满足客户定制化需求,Quantum Design公司也推出了多种型号的多功能样品杆,允许用户将外界仪表电源引线、光纤或者波导通过定制板引入样品空间,进行栅电场调控、光电输运特性等定制化测量。为方便用户对多种样品杆的制样情况进行外部检测,Quantum Design公司新推出了一系列针对外接仪器仪表的测试台和接线盒设备,欢迎各位用户咨询采购。 参考文献:[1]. J. Guo et al., Tunable quantum Shubnikov-de Hass oscillations in antiferromagnetic topological semimetal Mn-doped Cd3As2. Journal of Materials Science & Technology 76, 247-253 (2021).[2]. M. Wang et al., Manipulate the Electronic State of Mott Iridate Superlattice through Protonation Induced Electron‐Filling. Advanced Functional Materials, 2100261 (2021).[3]. B. Li et al., Van der Waals epitaxial growth of air-stable CrSe2 nanosheets with thickness-tunable magnetic order. Nature Materials, 20, 818-825 (2021).
  • 量子精密测量技术显著提高微波测量精度和灵敏度
    发展现代化先进量子测量体系具有重要的研究意义,它符合时代发展需求和国际化发展潮流,同时面向国际前沿和国家重大需求。由于里德堡原子具有较大的电偶极矩,可以对微弱电场产生很强的响应,因此已经成为一个非常有前景的微波测量量子体系。此外,由于里德堡原子之间具有长程强相互作用,常被用于模拟研究强关联系统以及相变。强关联系统在临界点附近对外界扰动更加敏感,可以被应用于量子精密测量领域。虽然有大量理论报道利用强关联系统的临界状态去做量子传感,但在实验上一直未能成功实现。“主要原因是多体系统相变过程制备难、临界点的外场调控技术欠缺等。” 论文共同作者、中科院量子信息重点实验室丁冬生教授介绍。近年来,史保森、丁冬生科研团队利用里德堡原子体系,聚焦量子模拟和量子精密测量科学研究,已取得了重要进展。此次工作中,团队发展了里德堡原子临界点与微波电场的耦合技术。基于室温铷原子体系,利用多体系统相变点对于微波扰动更加敏感的特点,显著提高了测量微波的精度和灵敏度。丁冬生说,“实验发现,多体系统中的原子透射谱线在相变点附近变得更加陡峭,这相当于一把频域上刻度更细的尺子,因此对于微波测量具有更高的精度。”在评估传感器时,一个关键量是Fisher information,它表示一个测量量包含多少关于未知参数的信息。实验表明,相比于少体无相变的情况,多体系统在临界点的Fisher information具有显著提高,具体提高了三个数量级。对应于测量精度提升至少一个量级,并且随测量时间的增加而增加,呈现指数增长的趋势。该工作得到审稿人高度评价:“该实验真正具有开创性,具有重大的潜在影响,因为它为开发基于强相互作用多体系统的新一代量子传感器打开了大门。” “49纳伏每厘米每根号赫兹的灵敏度令人印象深刻,很好地表明了这种方法在计量方面的潜在应用。”中科院量子信息重点实验室丁冬生教授与博士研究生刘宗凯为本文共同第一作者,丁冬生教授、史保森教授、丹麦奥尔胡斯大学Klaus Molmer教授和英国杜伦大学Charles S. Adams教授为本文共同通讯作者。
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