Quantum Design-低温双轴旋转模块-atto3DR

低温双轴旋转模块-atto3DR

德国attocube公司是世界上的极端环境纳米精度位移器制造商。公司推出的atto3DR低温双轴旋转台，将施加在样品上固定方向的单一磁场（垂直或水平方向）改变为三维矢量磁场。通过这种方式，在任何其他方向上也可立即获得非常高的一维磁场（例如9 T或12 T）。因此，它提供了相当于9T-9T-9T矢量磁铁的等效系统，而目前尚无法制造出9T-9T-9T矢量磁场。此外，与常规矢量磁铁（如5T-2T-2T）只能在旋转中提供大2T的磁场相比，此解决方案的成本也非常低。

另外，双旋转轴的应用保证了样品上磁场方向任意变化和灵活性，兼容2英寸样品空间和He气氛，配备Chip carrier，提供多达20个电信号接入。更为重要的是，atto3DR通过水平固定轴的旋转，控制样品表面与外界磁场的倾角（+/- 90°）；而沿面内固定轴的旋转提供了另外+/- 90°的运动，从而实现样品与磁场形成任意相对方向。

帮助量子存储，量子计算机方向的科学研究

atto3DR双轴旋转台特点

+ 原位双轴旋转

+ 集成了Chip carrier接口，提供多达20个的样品电接触

+ 电阻式解码器，实现闭环控制操作

+ 软件控制（GUI&LabVIEW）

+ 在三维方向上，样品均可接受到高强度的磁场

+ Plug & Play接口模块，安装使用极其简单

+ 通过PC自动远程控制

atto3DR双轴旋转台构造

atto3DR双轴旋转台基本参数

大样品尺寸：4.9 mm x 4.9 mm x 1.2 mm

样品电接触数量：20

行程（step mode）：+/- 90° for both rotators (reserve: +/-10°)

典型小步长：1 m°@300 K；0.5 m° @ 4K

大速度：approx. 30°/s@300K

反馈控制：resistive sensor

解码器行程：315° (both rotators)

传感器精度：approx. 6 m°

传感器重复性：approx. 50 m°

传感器线性度：approx. 1 %

应用领域

半导体纳米器件的量子输运测量、量子Hall效应、

磁各向异性现象研究与表征、稀释制冷机中专用......

量子输运测量

量子Hall效应

磁各向异性研究

稀释制冷机专用

■ mK环境下适用的超高角度分辨样品旋转台

北京大学量子材料科学中心(ICQM)林熙课题组成功研制出基于attocube温mK位移台研制的低温强磁场下的样品旋转台，用于测量材料的输运性质随磁场角度的变化研究。

基本参数：

旋转台型号: Attocube ANR101/RES

系统环境温度: < 20 mK

电学测量温度: < 22 mK

旋转角度范围: -10°~90°

实现角度分辨率:<0.1°

该系统是基于Leiden CF-CS81-600稀释制冷机系统的一个插杆，插杆的直径为81mm，attocube的mK位移台通过一个自制的转接片连接到插杆上，如图一所示，位于磁场中心的样品台的尺寸为5mm*5mm，系统磁场强度为10T。系统的制冷功率为340uW@120mK，得益于attocube温位移台的发热功率及工作时非常小的漏电流，使得旋转台能够很好的在＜200mK的温度下工作（工作参数：60V，4Hz, 300nF）。

图一：实现的旋转示意图和ANR101装配好的实物图

图二：侧视图，电学测量的12对双绞线从旋转台的中心孔穿过

图三是GaAs/AlGaAs样品在不同角度下的测试结果，每一个出现小电导率的点，代表着不同的填充因子。很好的验证了其实验方案的可行性和稳定性。

图三： Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK

原文链接：

Rev. Sci. Instrum. 90, 023905 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5083994

■ 范德华异质结器件在温40mK中旋转

高温超导物理机制的理解是一个凝聚态物理领域世纪性的课题。范德华异质结为量子现象提供了新的材料作为模型系统。近日，国际合作团队（团队成员来自美国伯克利大学，斯坦福大学，中国上海南京以及日本韩国等课题组）研究石墨烯/氮化硼范德华异质结具有可调控超导性质的工作发表在《自然》杂志上。在温度低于1K的时候，该异质结的超导的独特特性开始出现，电阻出现一个明显的降低，出现一个I-V电学曲线的平台。

图1. 图左低温双轴旋转台；图右下：石墨烯/氮化硼异质结器件，图右上，电输运测试结果，样品通过旋转后的方向与与磁场方向平行。

电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，在本底温度为40mK的稀释制冷剂内进行的。样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行，因而使用了德国attocube公司的atto3DR低温双轴旋转台。该atto3DR低温双轴旋转台可以使样品与单轴线管的超导磁场方向的夹角调整为任意角度。通过电学输运结果，证实了样品中存在的超导与Mott绝缘体与金属态的转变，证明了三层石墨烯/氮化硼的超晶格为超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质与新奇电子态的研究提供了模型系统。

参考文献：

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

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[1] L.C. Camenzind et al., Phys. Rev. Lett. 127, 057701 (2021)

[2] A.L. Sharpe et al., Nano Lett 2021, 21, 10, 4299 – 4304 (2021)

[3] G. Chen et al., Nature 572, 215 (2019)

[4] P. Wang et al., Rev. Sci. Instrum. 90, 023905 (2019)

[5] L.C. Camenzind et al.; Nat Commun 9, 3454 (2018)

[6] A.M. Nikitin et al., Phys. Rev. B 95, 115151 (2017)

[7] Y. Pan et al., Sci. Rep. 6, 28632 (2016)

[8] U. Zeitler et al., attocube Application Note CI04 (2014)

[9] P.J.W. Moll et al., Nature Mater. 12, 134 (2013)

[10] C. Butschkow et al., Phys. Rev. B 87, 245303 (2013)

[11] L. A. Yeoh et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 113905 (2010)