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文章来源: QUANTUM量子科学       发布时间:2019-03-14

凝聚态物理研究中常会遇到微结构与纳米尺寸的结构。为了研究缺陷与控制缺陷,不仅需要精密测量仪器,同时要求大量精力的投入。最近,挪威科技大学Erik Folven的课题组使用了德国attocube公司的attoAFM I低温强磁场原子力磁力显微镜研究了闭环低温恒温器attoDRY1000内的拓扑缺陷,该拓扑缺陷研究有助于材料的磁畴状态变化的进一步理解。


德国attocube公司为最前沿的研究提供了可行性良好的技术,公司产品既包含成套的测量系统也有精密的组件。下面,您可以发现三个令人兴奋的应用案例,案例展示了结合精密仪器与辛勤奋斗带来的高质量的研究成果。


磁场驱动的磁畴结构变化研究


通过具有原子级尺寸与磁化的原子力显微镜探针在薄膜表面的扫描可以测量垂直平面的来源于样品本身的杂散磁场,该技术具有灵敏度极高的特点。因此,磁畴壁与磁场缺陷等自旋结构的物理性质都可以被深入研究。在5K极低温下测试的MFM(磁力显微镜)图像数据(图1)加深了对于微米尺寸磁畴状态转变的理解,同时测试后的样品依然具有高度稳定性。该成果可能为控制与转变微米甚至纳米磁体打开了一个新的方向。


低温强磁场原子力磁力显微镜在微结构缺陷研究中的科研成果


图1:MFM测试磁畴结构随磁场变化的结果(图片来源:Appl. Phys. Lett. 112, 042401 (2018))


耦合单个缺陷与纳米线


基于attoDRY1000低温恒温器与attoCFM I(低温强磁场共聚焦显微镜),马里兰大学的EdoWaks成功耦合了单层二硒化钨(WSe2)中的量子发射器与银纳米线的表面等离激元。结果显示量子发射器与银纳米线等离激元的平均耦合效率是26% ± 11%。该展示的实验技术(图2)可以组建结合不同种类等离激元结构与基于各种二维半导体材料中单分子缺陷发射器的耦合系统。 此测量系统可用于超快单光子源等应用方向,为超紧凑等离激元电路的研究铺平了道路。


低温强磁场原子力磁力显微镜在微结构缺陷研究中的科研成果


图2:耦合WSe2中量子发射器与银纳米线中等离激元


(图片来源:Nano Lett., 2017, 17 (11), pp 6564–6568)


ANPz30位移台在强磁场扫描探针显微镜中的实践


来自于荷兰拉德堡德大学强磁场实验室的Benjamin Bryant 与Lisa Rossi与同校的扫描探针显微镜课题组的Alex Khajetoorians合作,成功地创新设计了一套用于液氦温度与超强磁场(38T)的扫描探针显微镜。超强磁场使用了水冷降温的比特磁体:水冷降温会引入使扫描探针显微镜极难操作的振动噪音。


低温强磁场原子力磁力显微镜在微结构缺陷研究中的科研成果

低温强磁场原子力磁力显微镜在微结构缺陷研究中的科研成果


图3:ANPz30位移台,强磁场兼容原子力显微镜


(图片来源: Review of Scientific Instruments 89, 113706 (2018))


ANPz30纳米位移台被用于控制原子力显微镜的悬臂初步逼近样品表面。模块化设计的Attocube公司的位移台不仅易于更换,也具有兼容不同悬臂或者样品托的灵活性。由于位移台紧凑与坚固的设计,振动噪音被大大的降低。噪音是比特磁体极端环境中扫描探针显微镜起到关键性影响因素。


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