无液氦学电学恒温器

杯已经进行到了如火如荼的阶段，无论是集体颜值高的德国还是有着神射手的阿根廷，本届杯的表现都让我们的心情跌宕起伏。我们不难发现阿根廷纵然拥有梅西这样的射手，一旦失去中场的强力支持，进攻就会显得很不连贯，以至于出线历程险象环生。而德国队的表现更是让球迷哭泣，感觉他们缺少一些中场的核心凝聚力和真正的人物，以至于关键时刻不能完成致命一击。“teamwork”这个词真是对足球好的诠释了。我们的科学研究情况也是这样，一个前沿的研究课题要想取得突破离不开的科研人员，同样也离不开多种先进设备的协同工作。目前量子材料、量子信息和低温光学是为活跃的研究方向。这些领域都有着自己的特色仪器，好像仪器中的“前锋”；另外还有为这些设备提供研究环境和平台使得它们能够协同工作的低温光学恒温器，这就好像仪器中的“中场核心”。前锋固不可少，而中场核心更是决定比赛走势的中流砥柱。今天我们就为大家来介绍中场队员中的佼佼者——montana超精细无液氦低温光学恒温器。 图1 montana超精细无液氦低温光学恒温器 系统特色：无液氦制冷 低温度：3k超低震动：1-5nm温度稳定性：优于10mk光学窗口：多可达8个位置稳定性：位置防温漂移技术高数值孔 na：0.95可兼容磁场：1t -9t样品腔体大可到20cm直径兼容高压腔的各种光学实验应用领域：各种光谱实验共聚焦显微nv色心单量子点发光量子通讯高压光学低温moke自旋电子学低温fmr日前亚洲套montana超精细无液氦低温光学恒温器超稳定高阻尼系统hila落户中国香港。在过去短短两个月中，montana超精细无液氦低温光学恒温器微系统所、复旦大学以及中国科学技术大学陆朝阳研究组顺利完成了安装。montana超精细无液氦低温光学恒温器作为低温光学和量子信息领域重要的设备之一，为各种测量仪器提供低温光学研究环境。目前montana超精细无液氦低温光学恒温器已经发展成为型号齐全，功能全面，应用领域为广泛的低温光学恒温器。如果将科研看成一场比赛的话，那么montana超精细无液氦低温光学恒温器长期以来扮演着低温光学与量子信息科研比赛的“中场核心”，在科研道路上披荆斩棘帮助用户“攻城略地”。 图2 quantum design工程师（右一）与微系统所用户montana instruments 始终不满足于眼前的成绩，在不断探索继续前进，在与多种三方测量设备的兼容上都取得了突破，甚至已经成为nanomoke和fmr设备进行低温测量的官方推荐方案。目前montana超精细无液氦低温光学恒温器提供的三方设备集成方案包含各种磁体、各种显微镜、多种拉曼光谱仪、moke、铁磁共振、多种波段光谱仪、各种电学测量设备、微区扫描squid、stm等几十种设备。mi工程师专业的技术支持使客户省去了繁琐的实验搭建环节，大大提高科研效率。更为可喜的是，2017年cryostation一词已经正式获批注册商标，象征着mi在全球低温光学领域的影响力和地位。如果说montana超精细无液氦低温光学恒温器以前是一名的中场核心，现在已经成长为球队的。这样的成绩源于科学家对montana instruments的肯定激励我们朝着更广的应用领域，更深的研究细节奋勇前进！附：montana超精细无液氦低温光学恒温器光谱学领域文章举例raman spectroscopy2017 - david d. awschalom (university of chicago) - nature physics - accelerated quantum control using superadiabatic dynamics in a solid-state lambda system2017 - amir safavi-naeini (stanford university) - phys. rev. applied - engineering phonon leakage in nanomechanical resonators2016 - douglas natelson (rice university) - acs nano - plasmonic heating in au nanowires at low temperatures: the role of thermal boundary resistance2016 - kenneth s. burch (boston college) - review of scientific instruments - low vibration high numerical aperture automated variable temperature raman microscopephotoluminescence, fluorescence, single molecule spectroscopy, super resolution microscopy2018 - hui deng (university of michigan) - nature comms - photonic-crystal exciton-polaritons in monolayer semiconductors2017 - hongkun park (harvard university) - nature nanotechnology - probing dark excitons in atomically thin semiconductors via near-field coupling to surface plasmon polaritons2017 - kartik srinivasan (nist) - review of scientific instruments - cryogenic photoluminescence imaging system for nanoscale positioning of single quantum emitters2016 - xiaodong xu (university of washington) - science - valley-polarized exciton dynamics in a 2d semiconductor heterostructure2014 - edo waks (university of maryland) - nature photonics - all-optical coherent control of vacuum rabi oscillationsoptical transmission, optical absorption spectroscopy, pump-probe techniques2018 - carlos silva (georgia tech) - phys. rev. materials - stable biexcitons in two-dimensional metal-halide perovskites with strong dynamic lattice disorder2016 - alan bristow (west virginia university) - spie - two-dimensional coherent spectroscopy of excitons, biexcitons and exciton-polaritons2015 - mikael afzelius (university of geneva, switzerland) - phys. rev. lett - coherent spin control at the quantum level in an ensemble-based optical memoryoptical reflection, pump-probe techniques2018 - hongkun park (harvard university) - phys. rev. lett - large excitonic reflectivity of monolayer mose2 encapsulated in hexagonal boron nitride2017 - lilian childress (mcgill university) - optics express - a high-mechanical bandwidth fabry-perot fiber cavity2017 - jun ye (jila, nist) - phys. rev. lett - ultrastable silicon cavity in a continuously operating closed-cycle cryostat at 4 koptical cavities2018 - jelena vuckovic (stanford university) - nano lett - strongly cavity-enhanced spontaneous emission from silicon-vacancy centers in diamond2017 - jun ye (jila, nist) - phys. rev. lett - ultrastable silicon cavity in a continuously operating closed-cycle cryostat at 4 k2017 - kartik srinivasan (nist) - science - quantum correlations from a room-temperature optomechanical cavity2016 - alberto amo (cnrs, université paris-saclay) - nature comms - interaction-induced hopping phase in driven-dissipative coupled photonic microcavities2015 - paul barclay (university of calgary, canada) - phys. rev. x - single-crystal diamond nanobeam waveguide optomechanics相关产品及链接：montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/c122418.htm超全开放强磁场低温光学研究平台—opticool：http://www.instrument.com.cn/netshow/c283786.htm

具有较大磁致伸缩系数的二维材料是实现自旋电子器件和纳米磁学器件中应变调节磁性的理想体系。因此研究二维材料中应变与磁性的耦合是至关重要的。日前，代尔夫特理工大学（荷兰）、北京大学和瓦伦西亚大学（西班牙）的研究者们在这一研究领域取得了重大进步。在该项研究中，研究者们采用了悬浮的Cr2Ge2Te6（CGT）薄膜层及其异质结构和铁磁纳米机械膜谐振器。通过纳米机械共振探测手段研究了薄膜和异质结的磁性变化与薄膜应变之间的关系。此外作者还展示了通过静电力成功对异质结的居里温度进行了有效调控。该工作于2022年6月发表在nature子刊npj 2D Materials and Applications上，文章题目为《Nanomechanical probing and strain tuning of the Curie temperature in suspended Cr2Ge2Te6-based heterostructures》。该工作中的主要探测手段为在不同温度下通过激光干涉的方式探测CGT薄膜和异质结的共振频率来测量并研究样品的居里温度以及与应变的关系。该测量对于光学恒温器的温度稳定性、变温特性、振动稳定性、窗口的工作距离要求都非常高。该工作中用户使用了Montana Instruments 公司生产的低温光学恒温器完成了本文中的重要测量工作。图：用激光干涉法表征CGT膜；a)光路示意图，样品置于Montana恒温器内；b) 4K温度下样品的共振峰测量值和理论拟合值；c）不同温度下样品共振峰的变化与晶格常数的变化。除了研究CGT薄膜样品外，作者还研究了CGT/WSe2异质结。研究结果表明样品距离温度与共振测量中共振频率有很好的对应关系。这给二维材料磁性探测提供了一个有效的手段。作者制备了CGT/FePS3异质结，该样品在不同温度下具有顺磁/顺磁、反铁磁/顺磁和反铁磁/铁磁的多种磁性结构组合。通过共振测量表明，在不同磁性相变时共振频率都出现了明显的变化，再次证明了采用纳米机械共振探测手段可以准确的反映样品磁性的变化。图：半径r = 2.5 μm的CGT/FePS3(19.8±0.2 nm/18.0±0.1 nm)异质结构膜的力学性能；a) 上：悬浮异质结构膜的横截面示意图，下：CGT/FePS3异质结的光学图像；b) 共振频率与温度的关系，蓝色：实验测量结果，绿色：理论值与误差范围；c) 损耗因数Q-1与温度的关系。作者采用施加栅压，利用异质结与Si衬底之间的静电力实现了对CGT/WSe2异质结居里温度的调控。并通过共振测量的方式研究了居里温度与栅电压之间的关系。图：利用纳米机械共振测量手段对栅压调控的CGT/WSe2异质结居里温度进行了测量。该工作证明了栅静电力应变可以提高CGT薄膜的居里温度，证明了利用应变可以控制这些铁磁异质结构的磁序。该研究展示了一种新的磁性表征手段，在该领域中未来的研究将有可能开发出具有门电压磁驱动的薄膜器件，在低功率自旋电子器件方面具有广阔的应用前景。Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器全球知名光学恒温器制造商Montana Instruments多年来为低温光学、量子信息等领域提供性能的光学恒温器而广受好评。作为低温光学恒温器的旗舰产品，Montana Instruments近推出了全新型号CryoAdvance系列。该系列的目标是助力科技工作者在先进材料和量子信息领域研究研究方面更进一步。 CryoAdvance 50新特色▪ 自动控制：全新智能触摸屏系统，“一键式操作”，实时显示温度、稳定性、真空度等多种指标。▪ 模块化设计：多种配置可选，快速满足各种实验需求，后续升简单。▪ 多通道设计：基本配置已包含光学窗口+直流电学+高频电学通道。▪ 稳定性设计：新设计在变温和振动稳定性上进一步优化。 CryoAdvance 50主要参数▪ 低温度：3.2K▪ 震动稳定性：5 nm（峰-峰值）▪ 降温时间： 300K-4.2K ~2小时▪ 样品腔空间：Φ53 mm ×100 mm▪ 光学窗口：5个光学窗口，可选光纤引入▪ 水平光路高度：140 mm▪ 窗口材料：多种材质可选▪ 基本电学通道：20条直流通道。▪ 接口面板：双RF接口+25DC接口

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)