极低温mK级纳米精度位移台

极低温mK级纳米精度位移台

德国attocube公司是世界上最著名的极端环境纳米精度位移器制造公司。拥有20多年的高精度极低温纳米位移台的研发和生产经验。公司已经为全世界科学家提供了5000多套位移系统,用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑,体积极小,种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器。德国attocube公司的位移器以稳定而优异的性能,原子级的定位精度,纳米位移步长和厘米级位移范围受到科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和极端环境中,包括超高环境(5E-11mbar)、低温环境(10mK)和强磁场中(31Tesla)

德国attocube公司一直以来保持与顶尖科学家的亲密合作关系,不断为量子光学领域提供新的实验平台来保证科学家们进行具有突破性的研究。近期重磅推出了适用于极低温mK温区的铍铜材质纳米位移台。

适用于极低温10mK,强磁场31T和超高真空环境10-11mbar)中单光子源和探测器的纳米级精度定位和位移控制

适用于稀释制冷机的终极解放方案



ANP系列mK位移台技术优势

>  当步进到制定位置后,施加在压电陶瓷上的电压变为0V,因此不存在由于外加电信号而产生噪音或飘逸问题;

>  驱动定位器所需要的电压一般较低(60V或150V),因此不需要进行高压屏蔽,很多低压中使用的电缆和接口都可以在这里使用;

>  Attocube位移器可以同时作为粗逼近装置和精细扫描头使用,因此极大的提高了设备的稳定性和结构的紧凑性

>  Attocube mK位移器采用铍铜(BeCu)材质,在极端温度下会有更高的热导性和稳定性而且不会产生额外的磁场影响测量信号


ANP系列mK位移台基本参数

>  工作温度范围:10mK - 373K

>  工作磁场环境:0 - 31Tesla

>  工作环境:大气 - 5E-11mbar

>  闭环位移控制精度:1nm

>  负载重量:最大可到2Kg

>  最大位移范围:50mm 

>  位移器最小尺寸:11X11mm

■  石墨烯摩尔超晶格可调超导特性研究


高温超导性机制是凝聚态物理领域世纪性的课题。这种超导性被认为会在以Hubbard模型描述的掺杂莫特绝缘体中出现。近期,来自美国和中国的国际科研团队合作在Nature上发表文章报道了在ABC-三层石墨烯(TLG)以及六方氮化硼(hBN)摩尔超晶格中发现可调超导性特征。研究人员通过施加垂直位移场,发现ABC-TLG/hBN超晶格在20K的温度下表现出莫特绝缘态。进一步冷却操作发现,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。通过进一步调控垂直位移场,研究人员还成功实现了超导体-莫特绝缘体-金属相的转变。

图1.德国attocube公司极低温mK级纳米旋转台

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。值得指出的是,样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行,这必须要求能够在极低温(40mK)环境下能够良好工作精确工作的旋转台来移动样品,确保样品与磁场方向平行。实验中使用了德国attocube公司的mK纳米精度旋转台(如图1所示)。Attocube公司能够提供水平和竖直方向的旋转台,实现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(结果如图2所示),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。

图2.  ABC-TLG/hBN的超导性图左低温双轴旋转台;图右下:石墨烯/氮化硼异质节的超导性测量测试结果,样品通过attocube的mK适用旋转台旋转后方向与磁场方向平行


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


■  材料输运性质随磁场角度的变化研究

  

北京大学量子材料科学中心林熙课题组成功研制出基于attocube极低温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1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340μW@120mK,得益于attocube极低温位移台极低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1. 实现的旋转示意图和ANR101装配好的实物图


图2. 侧视图,电学测量的12对双绞线从旋转台的中心孔穿过

 

图3中是一个GaAs/AlGaAs样品在不同角度下测试结果,每一个出现最小电导率的点,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3. Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK

 

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




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

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

attocube纳米精度位移器以其稳定的性能、极高的精度和良好的用户体验得到了国内外众多科学家的认可和肯定,在全球范围内有超过了4000多位用户。attocube公司的产品在国内也得到了低温、超导、真空等研究领域著名科学家和研究组的欢迎......


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