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極低溫mK級(jí)納米精度位移臺(tái)

mK級(jí)位移臺(tái)應(yīng)用領(lǐng)域

適用于稀釋制冷機(jī)的**解放方案

mK級(jí)位移臺(tái)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

> 當(dāng)步進(jìn)到制定位置后，施加在壓電陶瓷上的電壓變?yōu)?V，因此不存在由于外加電信號(hào)而產(chǎn)生噪音或飄逸問題；

> 驅(qū)動(dòng)定位器所需要的電壓一般較低（60V或150V），因此不需要進(jìn)行高壓屏蔽，很多低壓中使用的電纜和接口都可以在這里使用；

> Attocube位移器可以同時(shí)作為粗逼近裝置和精細(xì)掃描頭使用，因此極大的提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的緊湊性

> Attocube mK位移器采用鈹銅（BeCu）材質(zhì)，在極端溫度下會(huì)有更高的熱導(dǎo)性和穩(wěn)定性而且不會(huì)產(chǎn)生額外的磁場(chǎng)影響測(cè)量信號(hào)

mK級(jí)位移臺(tái)基本參數(shù)

> 工作溫度范圍：10mK - 373K

> 工作磁場(chǎng)環(huán)境：0 - 31Tesla

> 工作環(huán)境：大氣 - 5E-11mbar

> 閉環(huán)位移控制精度：1nm

> 負(fù)載重量：**可到2Kg

> **位移范圍：50mm

> 位移器*小尺寸：11X11mm

應(yīng)用案例

■ Attocube mK納米位移臺(tái)在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)區(qū)的非線性光學(xué)中的應(yīng)用

keyword：量子霍爾效應(yīng)；四波混頻；極化激元

值得指出的是，該實(shí)驗(yàn)在溫度低于100mK的環(huán)境下進(jìn)行，使用了德國(guó)attocube公司的極低溫mK環(huán)境適用納米精度位移臺(tái)來實(shí)現(xiàn)物鏡的精確移動(dòng)和聚焦。

參考文獻(xiàn)

Knüppel， P.， Ravets， S.， Kroner， M. et al. Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime. Nature 572， 91–94 (2019).

■ Attocube mK納米位移臺(tái)在二維鐵磁材料研究中的應(yīng)用

keyword：二維鐵磁材料； 極低溫納米精度位移臺(tái)； 反鐵磁態(tài)；二次諧波

近年來，二維磁性材料在國(guó)際上成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。近日，中國(guó)與美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)合作，在二維磁性材料雙層三碘化鉻中觀測(cè)到源于層間反鐵磁結(jié)構(gòu)的非互易二次諧波非線性光學(xué)響應(yīng)，并揭示了三碘化鉻中層間反鐵磁耦合與范德瓦爾斯堆疊結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。

研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)，雙層反鐵磁三碘化鉻的二次諧波信號(hào)相比于過去已知的磁致二次諧波信號(hào)（例如氧化鉻Cr₂O₃），在響應(yīng)系數(shù)上有三個(gè)以上數(shù)量級(jí)的提升，比常規(guī)鐵磁界面產(chǎn)生的二次諧波更是高出十個(gè)數(shù)量級(jí)。利用這一強(qiáng)烈的二次諧波信號(hào)，團(tuán)隊(duì)得以揭示雙層三碘化鉻的原胞層堆疊結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。

值得指出的是，該無液氦可變溫強(qiáng)磁場(chǎng)顯微光學(xué)掃描成像系統(tǒng)采用的是德國(guó)attocube公司的極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)納米精度位移臺(tái)和極低溫掃描臺(tái)來來實(shí)現(xiàn)樣品的位移和掃描。德國(guó)attocube公司是世界上**的極端環(huán)境納米精度位移器制造商。公司已經(jīng)為全世界科學(xué)家生產(chǎn)了4000多套位移系統(tǒng)，用戶遍及全球**的研究所和大學(xué)。它生產(chǎn)的位移器設(shè)計(jì)緊湊，體積極小，種類包括線性XYZ線性位移器、大角度傾角位移器、360度旋轉(zhuǎn)位移器和納米精度掃描器。

參考文獻(xiàn)

Sun， Z.， Yi， Y.， Song， T. et al. Giant nonreciprocal second-harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3. Nature 572， 497–501 (2019).

■ Attocube mK旋轉(zhuǎn)臺(tái)在石墨烯摩爾超晶格可調(diào)超導(dǎo)特性研究中的應(yīng)用

keyword：石墨烯；超晶格；高溫超導(dǎo)

高溫超導(dǎo)性機(jī)制是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域世紀(jì)性的課題。這種超導(dǎo)性被認(rèn)為會(huì)在以Hubbard模型描述的摻雜莫特絕緣體中出現(xiàn)。近期，來自美國(guó)和中國(guó)的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)合作在nature上發(fā)表文章報(bào)道了在ABC-三層石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩爾超晶格中發(fā)現(xiàn)可調(diào)超導(dǎo)性特征。研究人員通過施加垂直位移場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)ABC-TLG/hBN超晶格在20開爾文的溫度下表現(xiàn)出莫特絕緣態(tài)。進(jìn)一步冷卻操作發(fā)現(xiàn)，在溫度低于1K的時(shí)候，該異質(zhì)結(jié)的超導(dǎo)的獨(dú)特特性開始出現(xiàn)。通過進(jìn)一步調(diào)控垂直位移場(chǎng)，研究人員還成功實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)體-莫特絕緣體-金屬相的轉(zhuǎn)變。

電學(xué)輸運(yùn)工作的測(cè)量是在進(jìn)行仔細(xì)的信號(hào)篩選后，在本底溫度為40mK的稀釋制冷劑內(nèi)進(jìn)行的。值得指出的是，樣品的面內(nèi)測(cè)量需要保證樣品方向與磁場(chǎng)方向平行，這必須要求能夠在極低溫（40mK）環(huán)境下能夠良好工作精確工作的旋轉(zhuǎn)臺(tái)來移動(dòng)樣品，確保樣品與磁場(chǎng)方向平行。實(shí)驗(yàn)中使用了德國(guó)attocube公司的mK納米精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)。Attocube公司能夠提供水平和豎直方向的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)使樣品與單軸線管的超導(dǎo)磁場(chǎng)方向的夾角調(diào)整為任意角度。通過電學(xué)輸運(yùn)結(jié)果，證實(shí)了樣品中存在的超導(dǎo)與Mott絕緣體與金屬態(tài)的轉(zhuǎn)變（結(jié)果如圖所示），證明了三層石墨烯/氮化硼的超晶格為超導(dǎo)理論模型（Habbard model）以及與之相關(guān)的反常超導(dǎo)性質(zhì)與新奇電子態(tài)的研究提供了模型系統(tǒng)。

ABC-TLG/hBN的超導(dǎo)性圖左低溫雙軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)；圖右下：石墨烯/氮化硼異質(zhì)節(jié)的超導(dǎo)性測(cè)量測(cè)試結(jié)果，樣品通過attocube的mK適用旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后方向與磁場(chǎng)方向平行

參考文獻(xiàn)

Guorui CHEN et al， “Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice” Nature， 572， 215-219 (2019)

■ Attocube 低溫位移臺(tái)在NV center在加壓凝聚態(tài)系統(tǒng)中的量子傳感中的應(yīng)用

keyword：NV色心；量子傳感器

壓力引起的影響包括平面內(nèi)部性質(zhì)變化與量子力學(xué)相轉(zhuǎn)變。由于高壓儀器內(nèi)產(chǎn)生巨大的壓力梯度，例如金剛石腔，常用的光譜測(cè)量技術(shù)受到限制。為了解決這一難題，一個(gè)新奇的納米尺度傳感器被三個(gè)課題組研發(fā)，三個(gè)團(tuán)隊(duì)分別為巴黎第十一大學(xué)，香港中文大學(xué)和加州伯克利大學(xué)。研究者把量子自旋缺陷集成到金剛石壓腔中來探測(cè)極端壓力和溫度下的微小信號(hào)，空間分辨率不受到衍射極限限制。

為此，加州伯克利大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用與光學(xué)平臺(tái)高度集成的閉循環(huán)德國(guó)attocube公司的attoDRY800低溫恒溫器來進(jìn)行試驗(yàn)，attoDRY800中集成了attocube公司的極低溫納米精度位移臺(tái)，以此來實(shí)現(xiàn)快速并且精確控制金剛石壓強(qiáng)的移動(dòng)以及測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] S. Hsieh et al.， Science， Vol. 366， Issue 6471， pp. 1349-1354 (2019)

[2] M. Lesik， et al.， Science， Vol. 366， Issue 6471， pp. 1359-1362 (2019)

[3] K. Yau Yip et al.， Science， Vol. 366， Issue 6471， pp. 1355-1359 (2019)

■ Attocube mK位移臺(tái)在外加磁場(chǎng)和電場(chǎng)的加速極化子中的應(yīng)用

人們普遍認(rèn)為光子不能用電場(chǎng)或磁場(chǎng)操縱。盡管光子與電子極化的雜化形成激子極化子為在半導(dǎo)體微腔中進(jìn)行了許多開創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)，這些微腔的中性玻色子性質(zhì)準(zhǔn)粒子嚴(yán)重限制了它們對(duì)外部規(guī)范場(chǎng)的響應(yīng)。*近，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)（ETH Zürich）Prof. Atac Imamoglu課題組展示了在非微擾耦合下的外電場(chǎng)和磁場(chǎng)加速極化子和流動(dòng)電子形成的新準(zhǔn)粒子，稱為極化子。值得注意的是，我們還觀察到極化子的不同極化成分可以當(dāng)電子處于π1整數(shù)量子霍爾態(tài)時(shí)，能夠在相反方向被加速。下圖展示了其實(shí)驗(yàn)裝置光路示意圖和k | |=0處的對(duì)應(yīng)光譜，x軸代表面內(nèi)動(dòng)量k |，y軸代表能量E，時(shí)間演化由激子腔失諧給出。 值得指出的是，值得指出的是，該實(shí)驗(yàn)在溫度低于100mK的環(huán)境下進(jìn)行，其使用了德國(guó)attocube公司的極低溫mK環(huán)境適用納米精度位移臺(tái)來實(shí)現(xiàn)樣品的精確移動(dòng)和聚焦。

參考文獻(xiàn)

Chervy T ， Knüppel， Patrick， Abbaspour H ， et al. Accelerating Polaritons with External Electric and Magnetic Fields[J]. 2019.

■ Attocube mK位移臺(tái)在材料輸運(yùn)性質(zhì)隨磁場(chǎng)角度的變化研究中的應(yīng)用

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心林熙課題組成功研制出基于attocube極低溫mK位移臺(tái)研制的低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)，用于測(cè)量材料的輸運(yùn)性質(zhì)隨磁場(chǎng)角度的變化研究。

基本參數(shù)：

旋轉(zhuǎn)臺(tái)型號(hào): Attocube ANR101/RES

系統(tǒng)環(huán)境溫度: < 20 mK

電學(xué)測(cè)量溫度: < 22 mK

旋轉(zhuǎn)角度范圍: -10°~90°

實(shí)現(xiàn)角度分辨率:<0.1°

該系統(tǒng)是基于Leiden CF-CS81-600稀釋制冷機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)插桿，插桿的直徑為81mm，attocube的mK位移臺(tái)通過一個(gè)自制的轉(zhuǎn)接片連接到插桿上，如圖1所示，位于磁場(chǎng)中心的樣品臺(tái)的尺寸為5mm*5mm，系統(tǒng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為10T。系統(tǒng)的制冷功率為340μW@120mK，得益于attocube極低溫位移臺(tái)極低的發(fā)熱功率及工作時(shí)非常小的漏電流，使得旋轉(zhuǎn)臺(tái)能夠很好的在＜200mK的溫度下工作（工作參數(shù)：60V，4Hz， 300nF）。

圖1. 實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)示意圖和ANR101裝配好的實(shí)物圖

圖2. 側(cè)視圖，電學(xué)測(cè)量的12對(duì)雙絞線從旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔穿過

圖3中是一個(gè)GaAs/AlGaAs樣品在不同角度下測(cè)試結(jié)果，每一個(gè)出現(xiàn)*小電導(dǎo)率的點(diǎn)，代表著不同的填充因子。很好的驗(yàn)證了其實(shí)驗(yàn)方案的可行性和穩(wěn)定性。

圖3. Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK

參考文獻(xiàn)

發(fā)表文章

[1] P. Knüppel et al. Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime. Nature 572， 91 (2019).

[2] C.T. Nguyen et al. An integrated nanophotonic quantum register based on silicon-vacancy spins in diamond. Phys. Rev. B 100， 165428 (2019).

[3] P. Wang et al. Piezo-driven sample rotation system with ultra-low electron temperature. Rev. Sci. Instrum. 90， 023905 (2019).

[4] G. Chen et al. Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice. Nature 572， 215 (2019).

[5] S. Guiducci et al. Full electrostatic control of quantum interference in an extended trenched Josephson junction. Phys. Rev. B 99， 235419 (2019).

[6] S. Ravets et al. Polaron polaritons in the integer and fractional quantum Hall regimes. Phys. Rev. Lett. 120， 057401 (2018).

[7] L. Bours et al. Manipulating quantum Hall edge channels in graphene through scanning gate microscopy. Phys. Rev. B 96， 195423 (2017)

[8] K. Yasuda et al. Quantized chiral edge conduction on domain walls of a magnetic topological insulator. Science 358， 1311 (2017).

[9] A. M. Nikitin et al. Superconducting and ferromagnetic phase diagram of UCoGe probed by thermal expansion. Phys. Rev. B 95， 115151 (2017).

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[11] G. Zhang et al. Global and local superconductivity in boron-doped granular diamond. Adv. Mater. 26， 2034， (2014).

[12] M. Timmermans et al. Observing vortex motion on NbSe2 with STM. Physica C 503， 154 (2014).

[13] M. Timmermans et al. Dynamic visualization of nanoscale vortex orbits. ACS Nano 8， 2782 (2014).

[14] M. Pelliccione et al. Design of a scanning gate microscope in a cryogen-free dilution refrigerator. Rev. Sci. Instrum. 84， 033703 (2013)

用戶單位

attocube納米精度位移器以其穩(wěn)定的性能、極高的精度和良好的用戶體驗(yàn)得到了國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家的認(rèn)可和肯定，在全球范圍內(nèi)有超過了4000多位用戶。attocube公司的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)也得到了低溫、超導(dǎo)、真空等研究領(lǐng)域**科學(xué)家和研究組的歡迎......

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