霍尔效应测试系统

【科学背景】近年来，尽管量子霍尔效应的线性响应特性得到了广泛研究，但高阶非线性响应仍然是一个未被充分探索的领域。特别是在二维材料如石墨烯中，量子霍尔态的非线性响应尚未被深入研究。量子霍尔态不仅具有绝缘体体和导电手性边缘态的特征，而且在不同的量子霍尔态下，可能会表现出复杂的非线性行为，这些行为对于理解边缘态的电子-电子相互作用具有重要意义。为了解决这一问题，为了解决这一问题，复旦大学何攀, 沈健，日本九州大学Hiroki Isobe，新加坡国立大学Gavin Kok Wai Koon，Junxiong Hu，日本理化研究所新兴物质科学中心Naoto Nagaosa等教授合作发现，在石墨烯的显著量子霍尔态下，存在明确的第三阶霍尔平台。这一平台在广泛的温度、磁场和电流范围内保持稳定，并且在不同几何形状和堆叠配置的石墨烯中均可观察到。第三阶霍尔效应的高度对环境条件不敏感，但与器件特性相关。此外，第三阶非线性响应的极性受磁场方向和载流子类型的影响。作者的研究揭示了量子霍尔态的非线性响应是如何依赖于器件特性的，并提出了一个新的视角来理解边缘态的性质。【科学亮点】（1）实验首次观察到石墨烯中量子霍尔态的第三阶霍尔效应，获得了第三阶霍尔效应的清晰平台。该平台在显著的量子霍尔态（\( \nu = \pm 2 \)）中展现出，且在广泛的温度、磁场和电流范围内保持稳定。（2）实验通过测量不同几何形状和堆叠配置的石墨烯器件，发现第三阶霍尔效应的平坦值与环境条件无关，但与器件特性相关。具体结果包括：&bull 第三阶霍尔效应的电压平台高度与探针电流的立方成正比，而第三阶纵向电压保持为零。&bull 该效应在磁场变化（至约5T）和温度变化（至约60K）下保持稳健。&bull 第三阶非线性响应的极性依赖于磁场方向及载流子类型（电子或空穴），并且其值在反转磁场方向时会改变符号。&bull 非线性霍尔平台的稳健性提供了关于边缘态的新见解，并可能违背量子霍尔电阻的精确量化。【科学图文】图1：在经典和量子域中，线性霍尔效应和非线性霍尔效应示意图。图2：在量子霍尔态quantum Hall states，QHSs内，三阶非线性霍尔平台的观测结果。图3：在量子霍尔态QHSs内，三阶霍尔效应的立方电流依赖性。图4：磁场和温度，对量子霍尔态QHS三阶非线性响应的影。【科学启迪】本文的研究为量子霍尔效应（QHE）中的非线性响应提供了新的视角，揭示了量子霍尔态（QHSs）中第三阶霍尔效应的显著平台。这一发现不仅扩展了作者对量子霍尔现象的理解，也对探索二维材料中的非线性电输运提供了新的途径。首先，实验首次在单层石墨烯中观察到稳定的第三阶霍尔效应平台，表明在量子霍尔态下，电子之间的相互作用可能导致非线性现象的出现。这种非线性响应在不同环境条件（如磁场和温度）下保持稳定，且在多种几何形状和堆叠配置的石墨烯器件中均能观察到。这表明该效应具有较强的普适性和稳健性。其次，研究发现第三阶霍尔效应的电压平台与探针电流立方成正比，而其幅度对环境条件变化表现出较强的稳健性。这一特性挑战了量子霍尔电阻的精确量化，提示作者在量子霍尔态的研究中需要考虑更高阶的非线性效应。这种非线性响应的发现不仅提供了关于边缘态性质的新见解，还可能揭示出与传统线性量子霍尔效应不同的物理机制。此外，本文的研究结果对未来探索量子霍尔系统的高阶响应具有重要启示。其他填充因子的量子霍尔态中的非线性响应，以及在其他量子霍尔系统中的应用，仍需进一步研究。这一发现为理解电子-电子相互作用、边缘态带曲率等物理现象提供了新的方法，也可能为研究分数量子霍尔效应的非线性响应开辟新的方向。原文详情：He, P., Isobe, H., Koon, G.K.W. et al. Third-order nonlinear Hall effect in a quantum Hall system. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01730-1

图一，量子反常霍尔效应的示意图，拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态，从而导致量子反常霍尔效应 　　 　　图二，理论计算得到的磁性拓扑绝缘体多层膜的能带结构和相应的霍尔电导 　　 　　图三，在Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜中测量到的霍尔电阻 　　中新社北京3月15日电 (记者 马海燕)北京时间3月15日凌晨，《科学》杂志在线发文，宣布中国科学家领衔的团队首次在实验上发现量子反常霍尔效应。这一发现或将对信息技术进步产生重大影响。 　　这一发现由清华大学教授、中国科学院院士薛其坤领衔，清华大学、中国科学院物理所和斯坦福大学的研究人员联合组成的团队历时4年完成。在美国物理学家霍尔1880年发现反常霍尔效应133年后，终于实现了反常霍尔效应的量子化，这一发现是相关领域的重大突破，也是世界基础研究领域的一项重要科学发现。 　　由于人们有可能利用量子霍尔效应发展新一代低能耗晶体管和电子学器件，这将克服电脑的发热和能量耗散问题，从而有可能推动信息技术的进步。然而，普通量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场，因此应用起来将非常昂贵和困难。但量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，这项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。 　　美国科学家霍尔分别于1879年和1880年发现霍尔效应和反常霍尔效应。1980年，德国科学家冯克利青发现整数量子霍尔效应，1982年，美国科学家崔琦和施特默发现分数量子霍尔效应，这两项成果分别于1985年和1998年获得诺贝尔物理学奖。 　　相关链接 　　“量子反常霍尔效应”研究获突破 　　中国科学网 　　由中国科学院物理研究所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队，经过数年不懈探索和艰苦攻关，最近成功实现了“量子反常霍尔效应”。这是国际上该领域的一项重要科学突破，该物理效应从理论研究到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成。 　　量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。它是一种典型的宏观量子效应，是微观电子世界的量子行为在宏观尺度上的一个完美体现。1980年，德国科学家冯克利青(Klaus von Klitzing)发现了“整数量子霍尔效应”，于1985年获得诺贝尔物理学奖。1982年，美籍华裔物理学家崔琦(Daniel CheeTsui)、美国物理学家施特默(Horst L. Stormer)等发现“分数量子霍尔效应”，不久由美国物理学家劳弗林(Rober B. Laughlin)给出理论解释，三人共同获得1998年诺贝尔物理学奖。在量子霍尔效应家族里，至此仍未被发现的效应是“量子反常霍尔效应”——不需要外加磁场的量子霍尔效应。 　　“量子反常霍尔效应”是多年来该领域的一个非常困难的重大挑战，它与已知的量子霍尔效应具有完全不同的物理本质，是一种全新的量子效应 同时它的实现也更加困难，需要精准的材料设计、制备与调控。1988年，美国物理学家霍尔丹(F. Duncan M. Haldane)提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应，但是多年来一直未能找到能实现这一特殊量子效应的材料体系和具体物理途径。2010年，中科院物理所方忠、戴希带领的团队与张首晟教授等合作，从理论与材料设计上取得了突破，他们提出Cr或Fe磁性离子掺杂的Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3族拓扑绝缘体中存在着特殊的V.Vleck铁磁交换机制，能形成稳定的铁磁绝缘体，是实现量子反常霍尔效应的最佳体系[Science，329, 61(2010)]。他们的计算表明，这种磁性拓扑绝缘体多层膜在一定的厚度和磁交换强度下，即处在“量子反常霍尔效应”态。该理论与材料设计的突破引起了国际上的广泛兴趣，许多世界顶级实验室都争相投入到这场竞争中来，沿着这个思路寻找量子反常霍尔效应。 　　在磁性掺杂的拓扑绝缘体材料中实现“量子反常霍尔效应”，对材料生长和输运测量都提出了极高的要求：材料必须具有铁磁长程有序 铁磁交换作用必须足够强以引起能带反转，从而导致拓扑非平庸的带结构 同时体内的载流子浓度必须尽可能地低。最近，中科院物理所何珂、吕力、马旭村、王立莉、方忠、戴希等组成的团队和清华大学物理系薛其坤、张首晟、王亚愚、陈曦、贾金锋等组成的团队合作攻关，在这场国际竞争中显示了雄厚的实力。他们克服了薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关，一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控，利用分子束外延方法生长出了高质量的Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上成功地观测到了“量子反常霍尔效应”。该结果于2013年3月14日在Science上在线发表，清华大学和中科院物理所为共同第一作者单位。 　　该成果的获得是我国科学家长期积累、协同创新、集体攻关的一个成功典范。前期，团队成员已在拓扑绝缘体研究中取得过一系列的进展，研究成果曾入选2010年中国科学十大进展和中国高校十大科技进展，团队成员还获得了2011年“求是杰出科学家奖”、“求是杰出科技成就集体奖”和“中国科学院杰出科技成就奖”，以及2012年“全球华人物理学会亚洲成就奖”、“陈嘉庚科学奖”等荣誉。该工作得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委员会和教育部等部门的资助。(中科院物理研究所 作者：薛其坤等)

【科学背景】分数量子霍尔效应是一种在强磁场下发生的量子相变，其中电子在二维材料中以特殊的方式组织，表现出量子化的电导特性。此效应下的准粒子称为任何子，它们具有分数量子电荷，并在交换位置时显示出分数统计，这为研究量子物理的基本问题提供了独特的视角。阿贝尔任何子表现出简单的分数统计，而非阿贝尔任何子则具有更复杂的交换行为，这些特性可以通过量子干涉实验进行探测。然而，尽管已有大量研究探索了量子霍尔状态下的电子干涉，实际操作中仍存在一些问题。例如，传统的GaAs/AlGaAs基干涉仪在调节干涉状态和处理库伦相互作用方面存在局限，这限制了对分数量子霍尔态的深入研究。为了解决这些问题，研究者们将目光转向了具有更高调节能力的石墨烯基干涉仪。双层石墨烯的高迁移率和电气调节特性使得其在分数量子霍尔效应研究中表现出色。近期，以色列魏茨曼研究所Yuval Ronen教授团队在双层石墨烯平台上成功构建了Fabry-Pérot干涉仪（FPI），该装置能够在单一Landau能级内通过精确的电静态调节动态地切换干涉状态，从库伦主导状态到Aharonov-Bohm干涉状态。本研究解决了在分数量子霍尔态下量子干涉的具体实现问题。通过在双层石墨烯基FPI中进行实验，作者能够在填充因子ν=1/3的分数量子霍尔态下观察到纯净的Aharonov-Bohm干涉模式。当电荷密度和磁场变化时，作者不仅观察到常数填充条件下的干涉现象，还在常数密度条件下发现了相位跳跃。这些跳跃表现出准粒子在干涉回路中积累的相位与回路内电子数的关系，验证了e/3准粒子的分数统计特性。【科学亮点】（1）实验首次构建并测量了基于范德华力的双层石墨烯Fabry-Pérot干涉仪（FPI），在分数量子霍尔效应（FQHE）中实现了从库伦主导到Aharonov-Bohm（AB）干涉的动态调节。该装置利用高迁移率双层石墨烯导电层，通过精确的电静态调节，允许在单一Landau能级内实现这一调节。（2）实验通过调节磁场和电子密度，探测了填充因子ν=1/3的分数量子霍尔态下的AB干涉现象。在保持常数填充因子的情况下，作者观察到纯净的AB干涉模式，确认了准粒子电荷为e/3。（3）当实验从常数填充的条件转向常数密度的条件时，干涉模式中出现了相位跳跃的演变。这些相位跳跃对应于准粒子在干涉回路中添加或去除的离散事件。（4）作者还发现，干涉准粒子所积累的相位可以表示为2π〈N〉，其中〈N〉为回路内的电子数。这个观察验证了准粒子遵循分数统计的预期，并为研究阿贝尔任何子提供了新的平台。【科学图文】图1： 基于双层石墨烯的法布里-珀罗干涉仪Fabry–Pérot interferometer，FPI。图2：可调谐整数量子霍尔效应 integer quantum Hall effect，IQHE干涉态，从库仑作用主导Coulomb-dominated，CD到阿哈勒诺夫-玻姆Aharonov–Bohm，AB态。图3：在1/3分数填充处的AB干涉。图4：恒定填充和恒定密度之间可调性。【科学结论】本文的研究通过在高迁移率双层石墨烯的基础上构建并测量范德华力Fabry-Pérot干涉仪（FPI），作者成功地在一个Landau能级内动态调节了从库伦主导到Aharonov-Bohm（AB）干涉的状态。这一实验不仅验证了在填充因子ν=1/3下的Aharonov-Bohm干涉模式，还揭示了在常数填充条件下的纯净干涉图样和在常数密度条件下的相位跳跃现象。这些发现表明，干涉准粒子所积累的相位可以被理解为2π〈N〉，其中〈N〉为回路内电子数，这为理解准粒子的分数统计特性提供了新的视角。通过这种精确的调节能力和测量手段，作者为研究阿贝尔任何子和探索更复杂的非阿贝尔统计奠定了坚实的基础。双层石墨烯所展示的偶数分母分数量子霍尔态的潜力，预示着未来在这一领域的广泛应用前景，为进一步的研究和技术发展提供了有力的支持。参考文献：Kim, J., Dev, H., Kumar, R. et al. Aharonov–Bohm interference and statistical phase-jump evolution in fractional quantum Hall states in bilayer graphene. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01751-w

【科学背景】分数量子霍尔效应是一种在强磁场下发生的量子相变，其中电子在二维材料中以特殊的方式组织，表现出量子化的电导特性。此效应下的准粒子称为任何子，它们具有分数量子电荷，并在交换位置时显示出分数统计，这为研究量子物理的基本问题提供了独特的视角。阿贝尔任何子表现出简单的分数统计，而非阿贝尔任何子则具有更复杂的交换行为，这些特性可以通过量子干涉实验进行探测。然而，尽管已有大量研究探索了量子霍尔状态下的电子干涉，实际操作中仍存在一些问题。例如，传统的GaAs/AlGaAs基干涉仪在调节干涉状态和处理库伦相互作用方面存在局限，这限制了对分数量子霍尔态的深入研究。为了解决这些问题，研究者们将目光转向了具有更高调节能力的石墨烯基干涉仪。双层石墨烯的高迁移率和电气调节特性使得其在分数量子霍尔效应研究中表现出色。近期，以色列魏茨曼研究所Yuval Ronen教授团队在双层石墨烯平台上成功构建了Fabry-Pérot干涉仪（FPI），该装置能够在单一Landau能级内通过精确的电静态调节动态地切换干涉状态，从库伦主导状态到Aharonov-Bohm干涉状态。本研究解决了在分数量子霍尔态下量子干涉的具体实现问题。通过在双层石墨烯基FPI中进行实验，作者能够在填充因子ν=1/3的分数量子霍尔态下观察到纯净的Aharonov-Bohm干涉模式。当电荷密度和磁场变化时，作者不仅观察到常数填充条件下的干涉现象，还在常数密度条件下发现了相位跳跃。这些跳跃表现出准粒子在干涉回路中积累的相位与回路内电子数的关系，验证了e/3准粒子的分数统计特性。【科学亮点】（1）实验首次构建并测量了基于范德华力的双层石墨烯Fabry-Pérot干涉仪（FPI），在分数量子霍尔效应（FQHE）中实现了从库伦主导到Aharonov-Bohm（AB）干涉的动态调节。该装置利用高迁移率双层石墨烯导电层，通过精确的电静态调节，允许在单一Landau能级内实现这一调节。（2）实验通过调节磁场和电子密度，探测了填充因子ν=1/3的分数量子霍尔态下的AB干涉现象。在保持常数填充因子的情况下，作者观察到纯净的AB干涉模式，确认了准粒子电荷为e/3。（3）当实验从常数填充的条件转向常数密度的条件时，干涉模式中出现了相位跳跃的演变。这些相位跳跃对应于准粒子在干涉回路中添加或去除的离散事件。（4）作者还发现，干涉准粒子所积累的相位可以表示为2π〈N〉，其中〈N〉为回路内的电子数。这个观察验证了准粒子遵循分数统计的预期，并为研究阿贝尔任何子提供了新的平台。【科学图文】图1： 基于双层石墨烯的法布里-珀罗干涉仪Fabry–Pérot interferometer，FPI。图2：可调谐整数量子霍尔效应 integer quantum Hall effect，IQHE干涉态，从库仑作用主导Coulomb-dominated，CD到阿哈勒诺夫-玻姆Aharonov–Bohm，AB态。图3：在1/3分数填充处的AB干涉。图4：恒定填充和恒定密度之间可调性。【科学结论】本文的研究通过在高迁移率双层石墨烯的基础上构建并测量范德华力Fabry-Pérot干涉仪（FPI），作者成功地在一个Landau能级内动态调节了从库伦主导到Aharonov-Bohm（AB）干涉的状态。这一实验不仅验证了在填充因子ν=1/3下的Aharonov-Bohm干涉模式，还揭示了在常数填充条件下的纯净干涉图样和在常数密度条件下的相位跳跃现象。这些发现表明，干涉准粒子所积累的相位可以被理解为2π〈N〉，其中〈N〉为回路内电子数，这为理解准粒子的分数统计特性提供了新的视角。通过这种精确的调节能力和测量手段，作者为研究阿贝尔任何子和探索更复杂的非阿贝尔统计奠定了坚实的基础。双层石墨烯所展示的偶数分母分数量子霍尔态的潜力，预示着未来在这一领域的广泛应用前景，为进一步的研究和技术发展提供了有力的支持。参考文献：Kim, J., Dev, H., Kumar, R. et al. Aharonov–Bohm interference and statistical phase-jump evolution in fractional quantum Hall states in bilayer graphene. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01751-w

近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心田明亮课题组利用磁输运方法，在本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4中发现体态轨道磁矩产生的四重对称性的平面霍尔效应。相关研究成果发表在Nano Letters上 。　　当前，拓扑量子材料由于其独特的性能，在未来低功耗量子自旋器件中颇具应用价值，是相关领域的研究热点。在拓扑材料中，贝里曲率和轨道磁矩是两个基本的赝矢量，对材料物性产生重要影响。轨道磁矩在谷电子学和手性磁效应中具有重要作用，而相比贝里曲率研究，关于轨道磁矩相关新奇物性的研究较少。近年来，本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4受到广泛关注。这个体系具有丰富的物性，如量子反常霍尔效应、拓扑轴子态等，并为探讨轨道磁矩和贝里曲率对量子输运现象的影响提供了良好的平台。　　科研人员利用微纳加工技术，制备出基于MnBi2Te4纳米片的Hall-bar器件，通过平面霍尔效应的测量，探究了贝里曲率和轨道磁矩对输运现象的影响。实验发现，在低温下弱磁场（B 10T），平面霍尔效应的周期从π转变成π/2，同时幅值由正变为负。为了阐明π/2周期的物理机制，研究人员进行理论计算。计算结果表明，π/2周期的平面霍尔效应来源于体态Dirac电子的拓扑轨道磁矩，且理论结果与实验结果完全吻合。进一步实验发现，随着温度升高，由于体态和表面态的竞争，平面霍尔效应发生非平庸演化。该研究揭示了轨道磁矩诱导的新颖电磁效应，也为磁性拓扑材料在低功耗自旋电子学中的应用提供了指引。　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、强磁场安徽省实验室等的支持。　　论文链接

霍尔德上市新品啦！2023年12月28日上市了一款密封性测试仪【真空密封性测试仪←点击此处可直接转到产品界面，咨询更方便】密封试验是检测产品泄漏状况的有效检测。在产品包装过程中，由于各种难以预测的因素，封合环节可能会出现疏漏，如漏封、压穿，甚至因材料本身存在的微小瑕疵，如裂缝、微孔，这些都可能形成内外互通的小孔。这样的情况，无疑会对包装内的产品造成潜在威胁，特别是对于食品、医药、日化等对密封性要求极高的产品，其质量的保障更依赖于密封性的完好。真空密封性测试仪专业适用于产品的密封试验，通过试验可以有效地比较和评价软包装件的密封工艺及密封性能，是食品、塑料软包装、湿巾、制药、日化等行业理想的检测仪器。 产品特征 1.具备保压试验模式与梯度试验模式，满足不同材料测试需求； 2.系统采用微电脑控制，抽压、保压、补压、计时、反吹、打印全自动化操作； 3.设备搭配7寸彩色触摸屏，实时显示压力波动曲线，自带微型打印机，支持数据预置、断电记忆，确保测试数据的准确性； 4.试验结果自动统计打印及存储； 5.具备三级权限管理功能，支持历史数据快速查看； 6.采用优质气动元件，性能经久耐用、稳定可靠技术参数 真 空 度 0～-90kPa 分辨率0.01KPA 保压时间0-999999S 精度 0.5级打印机热敏打印机（标配） 针式打印机（选配）真空室尺寸 Φ270mm×210 mm (H) （标配） Φ360mm×585 mm (H) （另购） Φ460mm×330 mm (H) （另购） 气源压力 0.7MPa （气源用户自备）或厂家配备空气压缩机（选配）气源接口 Φ6mm 聚氨酯管 电源 220 V/50Hz 外型尺寸 290mm(L)×380mm(B)×195mm(H) 主机净重 15kg

近期，QD中国样机实验室全新引进Lake Shore公司推出的M91快速霍尔测试仪，该快速霍尔测量系统可以与完全无液氦综合物性测量系统-PPMS® DynaCool&trade 无缝连接。全新的M91快速霍尔测量方案采用革新的一体式设计，相比传统的霍尔效应测量解决方案，显著提高了测量的灵敏度、测量速度以及使用便利性。M91将所有必要的测量信号源和锁相等信号处理功能集于一体，在测量低载流子迁移率样品时相比其他测量手段有显著优势。左）：完全无液氦综合物性测量系统-PPMS® DynaCool&trade ，右）：M91快速霍尔测试仪QD中国样机实验室M91快速霍尔测试仪集成于完全无液氦综合物性测量系统 M91快速霍尔测试仪能够检测样品电极接触状况并确保测量始终处于最佳样品条件下进行。尤其在测量低载流子迁移率材料时，M91可以更快、更准确地完成相关测量。得益于仪器特有的FastHall技术，消除了在测量过程中翻转磁场的必要性，测量速度可达传统方法的100倍，几秒钟内即可精确测量流动性极低的材料，使得该选件在PPMS上的测量效率大幅提升, 即便是在范德堡测量法(vdP)几何接线的测量过程中，也可以更快地分析低载流子迁移率材料样品。M91快速霍尔测试仪可以直观判定样品接触电极质量FastHall可以覆盖更低的载流子迁移率测量范围 产品特点：✔ 采用FastHall技术，在测量过程中无需进行磁场翻转✔ 全自动检查样品引线接触质量，提供完整的霍尔分析✔ 计算范德堡接线样品以及Hall Bar样品相关参数✔ FastHall测量技术在采用范德堡接线时可将载流子迁移率测量极限缩小到0.001 cm2/(Vs)✔ 可在显示屏直观显示检测过程，并具有触摸操作功能实时执行相关测量指令标准电阻套件——M91可以通过DynaCool杜瓦LEMO接口连接进行测量PPMS与M91的集成示例 标准测量模式下 PPMS DynaCool 采用自带样品托进行测量PPMS样品托电极接线方案该联用方案支持范德堡vdPauw 4引线连接以及Hall Bar 6引线连接模式，样品引线通过样品托底部针脚与PPMS样品腔连接并通过杜瓦侧面Lemo接口连接到M91测量单元上。该方案可以快速适配PPMS DynaCool系统并具有标准电阻测量范围（最大10 MΩ），使用常见的PPMS电学测量样品托即可完成相关测试。左）：M91通过多功能杆顶部的接口直接连接；右）：M91高阻模式PPMS多功能样品杆左) 高精度电学输运样品杆样品台 右) 样品杆顶部接口左）：样品板；右）：样品板插座此外，针对有高阻小信号测量需求的客户，QD中国样机实验室也匹配了LakeShore提供的高阻测量方案。该方案通过专用的多功能样品杆将样品板电极引线通过同轴电缆从样品腔顶部引出，从而获得更好的信噪比和更大的电阻测量范围（最大200 GΩ）。M91组件自带的MeasureLINK软件与PPMS MultiVu深度集成，可以与MultiVu工作在同一台主机上亦或是同一局域网下的任意一台主机上对系统进行控制。2K温度下使用PPMS 0-9T扫场的砷化镓二维电子气薄膜，采用范德堡测量法横向及纵向电输运测量结果准确反应了材料的整数量子霍尔效应 传统的直流场霍尔效应测量适用于具有较高迁移率的简单材料，但伴随着载流子迁移率的降低，测量难度增加，精度降低。在光伏、热电和有机物等前景广阔的新型半导体材料中，测量难度就增加了不少。 交流锁相技术结合先进锁相放大器和更长测量窗口，可以提取更小的霍尔电压信号，目前常用于探索低迁移率材料。然而，延长测量间隔会增加热漂移效应带来的误差，并且需要更长的时间来获得结果，有时甚至需要数小时。FastHall 技术有效解决了这些问题，甚至可以在几秒钟内精确测量极低迁移率的材料，极大的拓宽了材料研究测试的范围。为了便于广大客户全面了解和亲身体验M91快速霍尔测试仪，QD中国样机实验室引进了该设备样机，现已安装于公司样机实验室并调试完毕。即日起，我们欢迎对该设备感兴趣的老师和同学来访，我们在QD中国样机实验室恭候大家的到来。相关产品1、M91快速霍尔测试仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C554347.htm2、完全无液氦综合物性测量系统-DynaCoolhttps://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C18553.htm

霍尔德上市新品啦！2024年01月19日上市了一款荧光光谱测金仪【荧光光谱测金仪←点击此处可直接转到产品界面，咨询更方便】黄金质量的鉴别主要分为定性检验和定量检验。定性检验，是透过黄金的质地、硬度与质量的细微差异，用我们的肉眼去判断纯度。而定量检验，则通过精确测量黄金的物理特性，将纯度转化为数字，使我们对黄金纯度的理解更加深入、更加明确。光谱测金仪配备“一键测试”智能软件，能一键智能检测20种金属：金，银，铂，钯，铼，铱，钨，镉，铜，镍，锌，铑，钌，铁，钴，锇，铅，锡，铟，锰，是目前市场上最便宜的能检测“铼”元素的光谱仪，能同时显示贵金属百分比纯度、黄金K值。除了检测常见金银铂钯等贵金属外，还能识别“黄金掺铼”；仪器稳定性好、精度高，能区分99.99金和99.90金，适用于黄金回购、珠宝零售、典当质检、大专院校珠宝专业、珠宝教育培训等行业。技术参数分析范围：0.01%~99.99%； 测量精度：0.05%； 高压电源：0~50KV； 光管管流：0uA~1000uA； 摄像头：高清摄像头； 探测器：增强型正比计数管探测器； 多道分析器：多通道模拟； 样品腔尺寸：310*270*90(mm)； 测试时间：5~60秒； 测量元素：可检测20种金属：金，银，铂，钯，铼，铱，钨，镉，铜，镍，锌，铑，钌，铁，钴，锇，铅，锡，铟，锰； 分析软件：定性定量分析软件； 环境温度：5℃~30℃； 相对湿度：15%~85%； 电源要求：AC220V士5V,附近无大功率电磁和振动干扰源； 外部尺寸：450*400*390（mm）； 额定功率：120W； 重量：36Kg。

HOLVES一直致力于研发高精度的补料系统，提供多样化的补料方式。目前，全新的Feed-Sup® 已正式上线，相较于前两代系统，Feed-Sup® 在控制方式和补料功能上做出了重大改进和优化，更能有效和精准的实现生物发酵过程中的补料控制，成功做到产品的迭代发展，进一步满足了不同客户的补料要求。Feed-Sup® 补料控制方式的升级Feed 1th采用的是模拟量控制方式，Feed 2th采用的是脉冲控制方式，而Feed-Sup® 在前两者的基础上再次做出改进，采用了RS-485通讯方式，关于三种控制方式的对比，参见往期文章《步进电机驱动方式对蠕动泵精度的影响》。新入控制方式的引入更能有效的实现发酵过程中培养液或发酵基质的补充精度，确保发酵罐中营养物质的浓度、温度或氧气含量，以理想状态支持发酵。Feed-Sup® 补料功能的升级Feed 1th和Feed 2th补料功能基于传统补料过程中手动和按时补料模块的显示和运用，确保补料过程中pH和DO的关联控制，具体的补料功能如下图。（Feed 1th / 2th补料控制主界面）● 常规功能1）补料泵转速和流速的显示系统的主控画面图标和补料控制的主界面均可以实时显示补料泵的转速和泵出液的流速，通过观察即可了解补料泵的运行状态。2）补料的校准和补料管的切换输入设定量，并通过手动补料功能泵出设定量的液体，再将实际泵出的液体体积输入至实际量中，最后点击校准按钮即可实现补料泵的校准。选择补料泵上安装的硅胶管管号，再点击复位按钮切换至目标硅胶管的蠕动泵系数后即可实现16#、19#、25#三种管径的硅胶管切换，以满足不同的补料需求。 3）累计补料量的计算与清除功能系统的主控画面图标可以实时显示发酵过程中的累计补料量，而通过清除按钮还可实现累计补料量的清除，从而自定义累计补料量的记录起始点。● 手动补料设置手动补料时补料泵的转速，加入的料液体积，启动后系统可计算出定速定量后补料泵所需工作的时间，以及显示补料泵剩余的工作时间。● 按时补料输入所需的单位时间补料量、补料泵转速和补料泵工作时间，可得到补料泵的控制周期，进行按时定量补料。● 补料关联pH培养基的碳氮比、营养物质的种类、不同料液中微生物的代谢产物等都会对发酵液的pH造成影响，所以有些时候需要采用补料方式调节pH。在发酵过程中，输入所需的关联转速，以及补料正向关联pH或补料反向关联pH的条件，如下图所示系统即可进行补料单向关联pH。● 补料关联DO同理，补料也会对发酵液的DO造成影响，影响程度的大小随补料情况、菌种状态等因素而定。在发酵过程中，输入所需的关联转速，以及补料正向关联DO或补料反向关联DO的条件，系统即可进行补料关联DO，进行多重调节DO，满足客户多样需求。（Feed 1th / 2th补料关联控制界面）以上为前期产品补料系统，Feed-Sup® 在保留1th和2th的基础上，还更新了方程补料和指数补料功能，一般情况下，高密度发酵是在营养物质限制的条件下进行的，通常是以碳源物质作为限制性营养物质，通过恒速补料、指数补料等补料方式，补加营养物质以实现高密度发酵培养。就大肠杆菌而言，指数补料策略不仅能够让细胞保持恒定的比生长速率生长，而且通过将比生长速率控制在乙酸积累的临界比生长速率下，还能抑制代谢副产物乙酸的积累，从而减小乙酸对发酵培养的副作用。基于以上需求，Feed-Sup® 补料功能设置如下图：（Feed-Sup® 给料控制界面）● 方程补料输入方程补料中的关键参数a和b的数值，以及方程补料所需运行的时间t，即可进行方程补料。● 指数补料输入指数补料中的关键参数F1(0)和μ的数值，以及指数补料所需运行的时间t，启动关联，即可进行指数补料。方程补料和指数补料主要参数的说明如下图：‍（Feed-Sup® 方程补料、指数补料说明）方程补料和指数补料系统的开发和投入使用使得HOLVES在现有产品的补料功能上得到更大升级，满足了客户在实际发酵使用过程中的精准控制及操作便利性，保持科研成果的科学严谨性，也是HOLVES一直致力于生物发酵领域精益求精的发展追求。HOLVES产品在持续更新迭代，以满足不同种类的客户需求，提供更好的产品体验和用户服务，新品持续研发中，敬请关注注：本篇文章内容为霍尔斯HOLVES版权所有，未经授权禁止转载及使用。

一款智能高效的实验室平行生物反应器霍尔斯（HOLVES）于今年9月初推出的最新系列平行生物反应器，本周正式进入定制阶段，作为一家创新的生命科学公司，研发和生产出多款实验室科研设备，霍尔斯（HOLVES）团队表示此次新品，将为您的科研工作带来跨越式的进步。用于微生物发酵的平行高通量研究HPB Mini系列产品是一款科研型实验室平行生物反应器，是实验室实现高通量筛选的一款科研利器。非常适合条件摸索和工艺优化，提高了生物培养实验的准备效率，配置更灵活、操作更容易，运行成本低。可以广泛运用于实验室细菌发酵、细胞培养和酶生化反应。产品优势：模块化BBM搭建设计：得益于新总线技术层面的应用，产品可实现积木模块化BBM搭建设计，主控制器可控制搭建的所有BBM模块，无需更换控制器和硬件。目前可以实现BBM模块：补料泵模块、自动进气模块、尾气模块等专业模块搭建，系统可根据需求定制独家方案。 自由扩充反应堆数量： 以2组为一个单位，最多可以扩充至64组，搭配霍尔斯（HOLVES）先进的平行控制软件，可多平台同时监控数据、操控设备。 智能自动化管理： 设备融合霍尔斯（HOLVES）多项独家专利技术，实际应用在功能管理系统中，包括H-Mix®搅拌系统、Feed-Sup®补料系统、Smart-SC®智能顺控、Meta-Tri®审计追踪等在内，让设备真正实现智能自动化管理。 值得信赖的品质： 秉承霍尔斯（HOLVES）一贯的验收把关，精选国内外知名品牌部件，只为用户打造合适的系列方案。如果您对HPB Mini平行生物反应器感兴趣，可以点击此处查看咨询，也可直接联系我们！

霍尔德上市新品啦！2024年02月21日上市了一款双通道原子荧光光度计【双通道原子荧光光度计←点击此处可直接转到产品界面，咨询更方便】双通道原子荧光光度计是一种高灵敏度、低检出限的痕量元素分析仪器。它利用原子荧光谱线作为检测手段，通过测量特定元素在激发光源照射下产生的荧光强度，实现对痕量元素的定量分析。双通道原子荧光光度计是新一代全自动原子荧光光度计。采用注射泵设计，具有高可靠性、高度智能化、高度自动化、免维护的人机交互设计，解决了传统原子荧光的痛点问题。本仪器用途广泛，应用领域包括：食品卫生、城市供排水、环保、农业、冶金、化妆品、医药、地质、商检等痕量及超痕量元素的检测。如：环境样品检测、化妆品中有害元素检验、食品卫生检验、地质、冶金样品检验、城市给排水检测、海洋环境及水产品检测、天然饮用矿泉水检测、教育与科研、临床医学样品检验、中成药品检验、农业环保及农产品检测等。 双通道原子荧光光度计优势特点： 1、测量方式：双通道两灯位，单元素测试、双元素同时测试可选，双元素同时测定，提高仪器分析速度。 2、检测项目：可测定样品中As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Sn、Ge、Pb、Zn、Cd、Au等十几种元素的痕量分析； 3、检测光源：采用集束式脉冲供电方式（方波减少干扰），特制高强度空芯阴极灯，仪器可以自动识别能量自动配比并可调； 4、光学系统：短焦距透镜聚光，无色散全密闭避光调光系统； 5、进样系统：全自动内置式双顺序注射泵进样系统，能够进行自动稀释，在线精确调节还原剂进样量； 6、原子化器：低温自动点燃氩-氢火焰，屏蔽式石英原子化器； 7、保护装置：开机自检，气路自动控制、自动保护、自动报警系统； 8、除蒸气装置：具备化学气相发生气液分离装置，自动去除水蒸气装置；9、捕集阱装置：具备氢化物发生原子荧光检测尾气中有害元素捕集阱装置，有效防止对环境造成的二次污染； 10、专用操作软件：适用于XP/win7/win8/win10的中文窗口操作软件 11、预留升级接口：与液相色谱等装置联用可做As、Se、Sb、Hg等元素形态分析及价态分析； 12、自动标准曲线：自动单点配标准曲线，曲线的线性系数0.999，在线更改进样量； 13、流量精准控制：模块化质量流量计设计，流量通过计算机控制，流量准确，气路安全； 14、采用进口核心部件：日本原装进口光电倍增管；德国费斯托进口的气路阀件系统；法国圣戈班进口的泵管；美国进口的蠕动泵。 15、可选配160位极坐标式自动进样器，实现全自动实验分析，提高检测效率。全自动原子荧光光度计技术参数： 型号 HD-AFS01 HD-AFS02 测量元素 As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Sn、Ge、Pb、Zn、Cd、Au等十几种 测量通道 双通道 进样系统 间歇泵 （结构简单，维护方便，成本低，准确性低于注射泵） 注射泵 （精度比间歇泵高一个数量级，测试精度更高，更稳定） 检出限 AS、Se、Pb、Bi、Sb、Te、Sn：＜0.01μg/L Hg、Cd＜0.001μg/L Ge＜0.05μg/L Zn＜1.0μg/L Au＜3.0μg/L 测量精度 ≤0.8% ≤0.2% 线性范围 大于三个数量级 自动进样器 160位极坐标式自动进样器（选配）

霍尔德上市新品啦！2024年01月04日上市了一款便携式油液颗粒计数器【便携式油液颗粒计数器←点击此处可直接转到产品界面，咨询更方便】对润滑油颗粒度的评估，我们通常从两个方面展开：颗粒尺寸分布以及颗粒浓度。通过细致地检测和分析，我们可以深入了解润滑油的清洁度、颗粒污染程度，以及颗粒的细致尺寸和分布情况。通过这样的评估，我们可以精确判断润滑油的有效寿命，洞察设备的健康状况，从而制定出更合适的维护计划。这就好比为设备进行定期体检，提前预警可能存在的问题，预防潜在的故障。而定期监测和控制润滑油颗粒度，无疑是维护设备性能、延长设备寿命的重要手段。这就像是为设备提供了一份全面的保健方案，确保其始终处于最佳状态。便携式油液颗粒计数器是采用国际液压标准委员会指定的光阻（遮光）法计数原理，专门用于现场油液污染度等级快速检测装置。具有体积小、质量轻、检测速度快、精度高、重复性好等优点，可在高温高压等及其恶劣的条件下工作。内置微水传感器和温度传感器，在进行污染度检测的同时，可对水含量和油液温度一并检测。适用于发动机油、齿轮油、变压器油（即绝缘油）、液压油、润滑油、合成油等油液，可广泛应用于电力电厂、航空航天、石油化工、交通港口、钢铁冶金、汽车制造等领域。自动颗粒计数器主要特点：1．采用光阻（遮光）法原理，使用高精度激光传感器，体积小、精度高、性能稳定；2．适用于实验室或现场检测，也可选配减压装置用于在线高压测量，实时监测用油系统中的颗粒污染度；3．可外接压力舱形成正/负压，实现高粘度样品的检测和样品脱气；4．内置数据分析系统，能显示各通道粒径的真实数据并自动判定样品等级；5．管路采用316L及PTFE材料，满足各类有机溶剂及油品的检测；6．具有体积冲洗和时长冲洗模式，方便用户对设备的使用和维护；7．内置ISO4406、NAS1638、SAE4059、GJB420A、GJB420B、ГOCT17216、GB/T14039等颗粒污染度等级标准；8．内置校准功能，可按GB/T21540、ISO4402、GB/T18854等标准进行校准；9．内置数据分析系统，可根据标准自动判定样品等级，具有数据自动处理、打印功能；10．可设定任意报警级别，实现污染度或洁净度检测；11．内置微水传感器和温度传感器；12．中英文输入，一键切换，具有预设、输入、修改、存储功能，操作方便快捷；13．超大存储，可选择存储在仪器内部或外部存储设备中；14．嵌入式设计，高强度外壳，便于携带，适合各类工程机械技术指标：光 源：半导体激光器；检测速度：20-60mL/min；离线检测样品粘度：≤100cSt，粘度高时可选配压力舱；在线检测压力：0.1~0.6Mpa（选配减压装置最高压力可达42Mpa）；粒径范围：1~500μm；接口：USB接口、电源接口；数据存储：提供1000组数据存储空间，并支持优盘存储；灵 敏 度：0.8μm或4μm（c）；极限重合误差：40000粒/ml；计数体积：1~999ml；计数准确性：误差＜±10%；防护等级：IP67；测试时间间隔：1秒~24小时；检测样品温度：0~80℃；水活性参考值：0~1aw（±0.05aw）；水含量：0~360ppm（±10%）；工作温度：-20~60℃；供 电： AC 220V±10%、50/60Hz；重量：2.5kg； 体积：275×220×107mm

扫描霍尔探针显微镜项目(项目编号：JDCG2016-212) 组织评标工作已经结束，现将评标结果公示如下：　　一、项目信息　　项目编号：JDCG2016-212　　项目名称：扫描霍尔探针显微镜　　项目联系人：王晓平　　联系方式：0431-85095975　　二、采购人信息　　采购人名称：吉林大学　　采购人地址：吉林省长春市人民大街5988号即吉林大学东区继续教育学院楼517室　　采购人联系方式：王晓平 0431-85095975　　三、项目用途、简要技术要求及合同履行日期：　　见招标文件　　四、中标信息　　招标公告日期：2016年06月08日　　中标日期：2016年06月30日　　总中标金额：159.401 万元(人民币)　　中标供应商名称、联系地址及中标金额：　　QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司　　159.401万元　　评标委员会成员名单：　　王玲、王智宏、李敏、马鸿佳、徐娓　　中标标的名称、规格型号、数量、单价、服务要求：　　扫描霍尔探针显微镜　　五、其它补充事宜　　无

10月28日，2005年诺贝尔物理学奖获得者约翰霍尔教授从华东师范大学校长俞立中手中接过了名誉教授的证书。 　　当天，约翰霍尔以“光学频率梳”为题，与华东师大师生分享了他有关科学需求、理念重塑、创新和机缘的故事，以及诸多富有价值、出人意料的实际应用。 　　“霍尔教授的名字如雷贯耳，今天能够亲眼目睹这位诺贝尔得主和专业大师的风采，我觉得非常幸运。”物理系2008级博士方易说，“而且更幸运的是，我们还近距离地与他进行了交流，例如我们在实验中遇到的瓶颈等，这种经历实在太让人难忘了。” 　　武愕副教授是华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室的一名青年教师，她去年在德国进行学术交流时，曾与霍尔教授有过近距离的接触。“他是我们这一领域领头羊式的人物。”武愕说，“这次他能够来到学校并受聘为名誉教授，无论对学校还是对我们实验室所有成员来说，都是一次学习交流的宝贵机会。我们与他交流实验室目前在做的项目，他还给我们提出了许多好的建议和想法，受益匪浅。” 　　讲座结束后，霍尔教授被同学们团团围住。同学们就如何开展交叉学科研究、如何有效进行学术研究、如何将个人兴趣与研究相结合以及霍尔教授获诺贝尔奖经过等问题，与霍尔教授进行了深入的交流。 　　约翰霍尔教授在精密光谱、光速测量方面的开创性研究成果以及“光学频率梳”的技术发明实现了简单直接的光学频率测量，并已在科学、气象学和诊断性药物领域得到了广泛应用，获得了2005年诺贝尔物理学奖。

p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 就其在最独特或最具创新性的领导力培养计划领域达到的卓越成就而获奖 /span /p p 　　2018 年2月6日，北京——安捷伦科技公司(纽约证交所： A)与模拟式领导力培养计划的领先供应商 Insight Experience 在今日共同宣布，他们获得了备受瞩目的布兰登· 霍尔集团最独特或最具创新性领导力发展计划类的卓越奖铜奖。 /p p 　　安捷伦与 Insight Experience 联合开发了新兴领导者计划 (ELP)，旨在加快获选的安捷伦员工就任安捷伦高级领导职位的准备工作。 Insight Experience 采用独特的业务模拟工具快速启动了这项为期 8 个月的计划，计划中着重培养战略思维与团队建设技能。 在整个计划中，参与者们要参与一些战略业务项目，并将学到的技能在项目中付诸实践。 计划中包括评估、培训、社区活动，需要参与者的协作技能和主管部门的积极参与，可以使参与者和管理者拥有一段意义非凡的计划经历。 /p p 　　安捷伦全球人力资源副总裁 Erica Wright 谈道：“安捷伦一直以来都很注重员工的发展， 我们为新兴领导者计划的实行感到自豪，也很荣幸这项计划能得到布兰登· 霍尔集团的青睐。 ELP 是一项真正独特的计划，能够为公司的新一代领导者提供前所未有的培训机会。” /p p 　　布兰登· 霍尔集团首席运营官兼奖项负责人 Rachel Cooke 表示：“卓越奖的获得象征着人力资源管理实践对业务或组织机构具有积极的影响力， 许多组织机构都拥有周密的人力资源管理 (HCM) 方案，但只有 HCM 实践真正使业务受益的组织机构才满足卓越奖的标准。 这就是卓越奖计划代表的意义所在，也是布兰登霍尔集团传播的理念所在。” /p p 　　布兰登?霍尔集团是一家人力资源管理 (HCM) 研究与咨询服务公司，专门提供学习与发展、人才管理、领导力培养、人才招聘和员工管理等关键绩效领域的见解。 /p p 　　集团设立的奖项由独立的资深高级业内专家、布兰登· 霍尔集团分析师和执行主管构成的评审小组进行评选，依据的标准包括需求切合度、方案设计、功能性、创新性和可测总收益。 布兰登?霍尔集团将于 2018 年 1 月 31 日至 2 月 2 日在美国佛罗里达州棕榈滩花园的 PGA 国家度假村举办 HCM 卓越奖颁奖会，会上将为获奖者颁发奖项。 /p p 　　关于安捷伦科技公司 /p p 　　安捷伦科技公司(纽约证交所： A)是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者，拥有 50多年的敏锐洞察与创新，我们的仪器、软件、服务、解决方案和专家能够为客户最具挑战性的难题提供更可靠的答案。在2017财年，安捷伦的营业收入为44.7亿美元，全球员工数为13500人。 /p p 　　关于 Insight Experience /p p 　　Insight Experience 成立于 2001 年，旨在打造最前沿的领导力培训与模拟式学习体验模式。 公司的专家团队与其他公司开展密切合作，共同制定涵盖了商业洞察力、战略执行力、均衡领导力和新领导者培养等领域最新商业趋势的一体化方案。 Insight Experience 位于美国马萨诸塞州康科德市。 /p

为切实加强水质监测能力，提升公司职工的专业素质，进一步做好水质监测及预警工作，江西铜业技术研究院有限公司购置了霍尔德电子生产的台式水质检测仪器和智能消解仪，并邀请霍尔德电子技术人员为化验员开展了为期三天的水质检测业务培训，为进一步提高水质检测工作质量，增强水质监测中心化验员水质检测业务能力打下了基础。培训仪器培训内容1.仪器设备管理仪器的分析原理和工作原理、仪器组成部分和主要功能、仪器操作规程&校准规程、常见故障排查、仪器维护保养、常用备品备件&耗材清单等。2.仪器设备期间核查 仪器设备的期间核查、期间核查的实施步骤、期间核查的常用方法、期间核查的常用方法、期间核查的结果处理、实施期间核查注意要点等。培训会上，霍尔德电子技术人员先对设备的调试、使用、保养等方面进行了讲解教学，然后一对一指导参会人员操作使用水质检测设备，确保参训人员能够正确、熟练地操作仪器，保证检测结果的有效性和准确性。通过本次培训，使培训人员基本掌握了水质检测设备的操作使用、水质检测流程和有关水质检测工作要求，达到预期效果，取得积极成效。

磁性材料是构成现代工业的重要基础性材料，在永磁电机、磁制冷、磁传感、信息存储、热电器件等领域扮演着重要角色。在自旋电子学前沿领域，利用磁性材料中的磁矩引入额外对称性破缺效应是一个研究热点。最近，中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室的朱礼军团队在单晶CoFe (001)薄膜器件中观测到各向异性的平面能斯特效应（Planar Nernst Effect），其强度随 (001) 晶面的晶格方向强烈变化并呈现面内双轴各向异性（见图1）。当磁矩在外磁场驱动下在薄膜材料平面内旋转时，电流产生的温度梯度导致的平面能斯特电压表现为一个sin2φ依赖的二次谐波横向电压信号（φ为磁矩相对电流的夹角）。这种有趣的各向异性平面能斯特效应被认为主要起源于内禀的能带交叠效应，可能对谐波霍尔电压、自旋扭矩铁磁共振、自旋塞贝克等自旋电子学实验的分析产生重要影响（见图2），有望应用于能量收集电池和温度传感器等。然而，这种平面能斯特效应的各项异性并没有导致任何极化方向的非平衡自旋流（Spin Current）或自旋轨道矩（Spin-Orbit Torque）的产生。该工作以“Absence of Spin-Orbit Torque and Discovery of Anisotropic Planar Nernst Effect in CoFe Single Crystal”为题发表在期刊Advanced Science上 [链接:https://doi.org/10.1002/advs.202301409]。朱礼军研究员为通讯作者，博士后刘前标为第一作者，博士生林鑫作为合作者完成了有限元分析并参与了器件的加工测量。该工作的完成离不开中国科学院半导体研究所赵建华研究员（单晶CoFe样品生长）、周旭亮副研究员（光刻工艺）、北京师范大学熊昌民副教授（PPMS测试）、袁喆教授（能带理论讨论）的支持和帮助。相关工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委面上项目和中国科学院战略先导专项的资助。图1. （a）双十字霍尔器件中的平面能斯特效应；（b）CoFe (001)平面能斯特电压的各向异性。图2. 各向异性平面能斯特效应对（a）谐波霍尔电压、（b）自旋塞贝克、（c）自旋扭矩-铁磁共振等自旋电子实验的广泛影响及其在（d）热电器件方面的应用案例。

巨磁阻效应自发现以来就被广泛应用于MRAM、磁传感器等自旋电子器件中。目前，基于巨磁阻效应的自旋电子器件主要是铁磁体磁隧道结，其研究和发展受限于铁磁体的使用。因此，为进一步提升自旋电子器件的磁阻比等性能，探究其他磁体开发的高效自旋电子器件的研究非常有必要。近期，东京大学的Satoru Nakatsuji团队对手性反铁磁体Mn3Sn组成的磁隧道结进行了深入探究。作者首先对Mn3Sn手性反铁磁态中自旋正极化、负极化和磁八极的投影态密度进行了表征，发现八极矩的大多数和少数能带之间存在明显的能量漂移，与铁磁性铁中自旋矩的大多数和少数能带的漂移非常相似，并根据第一性原理进行了模拟验证，结果表明Mn3Sn在基于隧穿磁阻(TMR)的器件(如MRAM)中具有巨大的应用潜力。此外，为了更好的观测其TMR效应，作者制备了基于Mn3Sn的磁性隧道结( MTJ )，测得室温下的隧穿磁阻(TMR)比率约为2%，出现在手性反铁磁状态下簇磁八极的平行和反平行构型之间。该成果以《Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction》为题发表在Nature上。图1 带簇磁八极的反铁磁隧道结（a）铁磁（FM）隧道结示意图（b）反铁磁（AFM）隧道结示意图（c）（d）铁磁隧道结和反铁磁隧道结的投影态密度图（pDOS） 本文中，作者使用了英国Durham公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3，通过系统自带的磁滞回线测量功能，对反铁磁隧道结顶部和底部Mn3Sn电极的矫顽力进行了测量。图2 室温基于手性Mn3Sn反铁磁体的磁隧道结表征图 （a）高分辨率TEM表征图（b）磁光克尔测量示意图（c）顶部和底部Mn3Sn反铁磁体的磁滞回线图 英国Durham公司是依托于英国Durham大学的高科技企业。与Durham大学强大的磁光学研究相对应，Durham公司的Russell Cowburn教授（英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，英国科学院院士）设计并研发了灵敏度能到10-12 emu兼具Kerr显微镜与回线测量功能的高精度磁光克尔效应系统——NanoMOKE3。相比于历代MOKE系统，NanoMOKE3系统将磁光克尔的光路部分集成在光学盒中，避免了实验人员测试前搭建光路的工作，大大减少了实验人员操作量。另外，光学盒中的光路经过特殊设计，可以同时实现极向克尔和纵向克尔的测量，无需调整光路，只需更换镜片即可完成极向克尔和纵向克尔的切换。左）NanoMOKE3磁光克尔效应系统；右）NanoMOKE3光学集成盒因其高集成度的系统设计和开放式的样品环境，NanoMOKE3具备丰富的拓展性。实验人员可以以NanoMOKE3系统为基础，与其他实验设备组合搭建，进行其他领域方面的测量。一、低温磁光克尔系统NanoMOKE3系统允许用户在样品台部分搭建低温恒温器，实现低温磁光克尔的测量。例如，下图所示为NanoMOKE3与美国Montana Instrument无液氦低温恒温器进行了组合使用，从而实现了10K以下的磁光克尔测量。NanoMOKE3的低温磁光克尔测量性能在国内外领域内具有极高的水平。此低温MOKE方案已在南方科技大学安装使用。NanoMOKE3 磁光克尔系统与 Montana Instrument无液氦低温恒温器组合使用示意图二、晶圆扫描探测系统如今，越来越多的晶圆检测设备采用非接触式的光学测量，取代了传统的接触式晶圆测试方法。其中，以磁光克尔效应原理进行晶圆检测的方法就因其操作简单、检测速度快而被广泛使用。Durham公司在现有磁光克尔系统基础上改造升级，推出了超高灵敏度的晶圆扫描探测系统（wafer mapper），专门用于测量整个晶圆表面的磁滞回线和磁畴图像。系统中集成的磁光克尔能对整个晶圆样品区域（可按X和Y轴自由移动）进行磁滞回线扫描和区域Mapping的测量，最终绘制得到晶圆样品整体区域的磁性分布图，从而完成晶圆样品的检测。该款晶圆级磁光克尔测绘仪选用NanoMOKE3特创的光学盒，继承了其测量速度快，操作简单的优点。整个测量过程可以通过系统自带的LX PRO3软件完成，无需进行繁琐的实验预设值，大大增加了实验效率。晶圆扫描探测系统装配图 Durham公司特创的NanoMOKE3磁光克尔光学集成盒是Cowburn教授从事MOKE系统研发和深耕多年的结晶。不但减轻了实验人员的操作繁琐度，更重要的是以磁光克尔效应为基础，为更丰富领域的测量提供了可能，有望助力各个领域科研人员实现更高水平的突破！参考文献：[1]. Chen, X., Higo, T., Tanaka, K.et al. Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction. Nature 613, 490–495 (2023).

在全球半导体产业高速发展的今天，中国正以其前瞻性的战略布局和政策支持，推动国内半导体行业的跨越式发展。随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，我国对半导体器件的需求日益增长，对器件可靠性与性能指标的要求也越发严格。晶圆测试:质量与效率的保障 晶圆测试是半导体制造过程中不可或缺的一步，它能够确保芯片在制造过程中的每一个阶段都能达到设计规格和性能要求。自动化和高精度的测试设备可以显著提高测试速度，缩短生产周期；通过精确检测，确保每一片晶圆的可靠性和一致性，降低不良品率；有效的测试可以减少返工和废品，从而降低生产成本。 在晶圆测试中，磁性器件需要在磁场扫描下测试，而传统的设备和方法较为耗时，会增加芯片的制造成本。在晶圆上方以高扫速改变磁场是工业化大批量生产正面临的挑战，今天要为大家介绍的Hprobe 磁性自动测试设备，其专利的磁场发生器技术，可以完美应对这项挑战。Hprobe 磁性自动测试设备 Hprobe 磁性自动测试设备是通过实现每个器件的快速测试时间，以更高的通量对晶圆在磁场下进行电探测。其专利技术3D磁场发生器和Hcoil-2T磁场发生器，能够满足大规模生产中对晶圆级电子探测的要求，独特设计的磁场发生器通过电源供电和空气冷却，不需要复杂的液体冷却。快速：更高的磁扫率，每秒高达10000件样品，实现高通量测试，并与批量生产的测试时间相匹配。灵活：具有独立可控空间轴的三维磁场，用于垂直和平面磁场的任意组合。强大：单一方向的超高强度磁场，结合更快的扫描速度，可在20微秒内达到2特斯拉。 Hprobe 磁性自动测试设备使用100-300mm自动晶圆探针台。集成了磁场发生器的测试头被置于晶圆探针台上。测试设备与以下自动探针台兼容：TEL (Tokyo Electron Limited)、ACCRETECH、Electroglas。技术原理 1、三维磁场发生器：三维磁场发生器能够产生三维磁场，其中每个空间轴可被独立驱动。该发生器具有多种组态，可在特定的1D、2D或3D方向上更大化磁场强度或表面覆盖。磁场的扫描速率在场强和角度上是可控的，扫描速率可达每秒10000件样品。 2、Hcoil-2T 磁场发生器：Hcoil-2T 磁场发生器是一种创新性的超紧凑型技术，能够以更快的扫描速度在单一方向产生超强磁场。利用这项技术，可以在不到20微秒的时间内达到±2特斯拉磁场。主要特点平面内和垂直方向的高磁场强度磁场的三维控制场强和角度扫描（旋转场）嵌入式校准传感器自动化测试程序MRAM参数提取软件可用于100至300 mm晶圆与标准探针卡兼容完整且可定制的软件，可创建测试序列和自动探测空气冷却测试设备1、测试头：磁场发生器集成在测试头中，后者被安装在自动晶圆探针台上，与单个直流或射频探针和探针卡兼容。 2、仪表架：测试设备使用高端控制和传感设备。测试设备的仪器组态可以按照用户需求而配置。3、磁场校准套件：磁场发生器配有磁场校准组件，由三维磁传感器和自动定位系统组成，用于在与被测设备完全相同的位置校准磁场。 4、软件：带图形用户界面GUI（graphical user interface）的软件，用于磁场的生成、校准，以及MRAM和磁传感器的自动化电测量。软件还包括晶圆厂自动化和生产控制功能。IBEX平台（用于MRAM测试） IBEX平台与200毫米和300毫米自动晶圆探针台兼容，专用于测试MRAM磁性隧道结，以及基于自旋转移矩（STT-MRAM）、自旋轨道矩（SOT-MRAM）和电压控制（VC-MRAM）技术的位单元。该系统能够在快速可变磁场和超窄脉冲信号下进行高通量测试。1、IBEX-P MRAM参数测试 IBEX-P系统以单通道或多通道配置运行，测试结构中包含过程控制和监控（PCM），因而可用于晶圆验收测试（WAT）时生产产量的统计过程控制（SPC）。 IBEX使用Hprobe的带有图形用户界面的专用一站式软件，既可在研发环节中手动操作，又可在全自动晶圆厂中自动操作。该软件包括专用于MRAM器件的更优化生产测试程序。 该系统采用Hprobe的磁场发生器专利技术，将磁场发生器集成到测试头中，后者安装在晶圆探针台上。 该测试设备由精选高端仪器驱动， 从而以更快的测试时间来表征MRAM磁性隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。2、IBEX-F功能测试 IBEX-F系统专用于测试位阵列和片上系统（SoC）嵌入式MRAM存储器。 测试系统以单点或多点配置运行，用于MRAM阵列的表征和测试。其目的是进行产品开发、验证和鉴定，并转入生产。它还可用于嵌入式MRAM器件的大规模生产环境，在后端（BEOL）过程中进行芯片探测（CP）的筛选和分级。 该测试设备由精选高端仪器驱动，从而以更快的测试时间来表征MRAM磁隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于MRAM 测试 与传统采用电荷存储数据的半导体存储器不同，MRAM（磁阻随机存取存储器）是一种非易失性存储器，使用磁化（例如电子自旋）方向来存储数据位。 与现有的半导体技术相比，MRAM具有许多优点，因为它本质上是非易失性的（例如，当电源切断时能够保存数据），同时还表现出非常好的耐久性（例如读/写周期数）和较低的运行功率。全新一代的MRAM为pSTT-MRAM（垂直自旋转移矩随机存取存储器），已被业界选择取代28/22nm以下技术节点的嵌入式闪存，目前各大半导体代工厂均可提供该产品。LINX 平台（用于传感器测试） LINX平台与200mm和300mm自动晶圆探针台兼容，用于测试基于xMR（磁阻）和霍尔效应技术的磁性传感器。该系统能够在静态和快速变化的磁场下进行测试，磁场在空间任何方向可控。LINX-1–磁性传感器测试仪 LINX-1测试仪专用于磁性传感器芯片的晶圆级分选。 该产品使用Hprobes的带有图形用户界面的专用一站式软件，以单通道或多通道配置来生成和校准磁场，包括静态或动态模式下优化的磁场生成模式。该系统具有可编程功能，可与用户的测试平台集成。 LINX-1采用Hprobe专有的磁场发生器技术，与3轴自动化测试头集成。它可以使用手动或自动加载的探针卡进行操作。 磁场的产生由高性能仪器驱动，以实现稳定的静态磁场或高扫描率的可变场。 仪器组包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于传感器测试 磁性传感器检测由磁铁或电流产生的磁场和地磁场的强度。它们将磁场或磁编码信息转换成电信号，供电子电路处理。磁性传感器正变得越来越流行，因为它们可以用于多种应用场合，如传感位置、速度或运动方向。磁性传感器有以下几种类型： 霍尔效应传感器 霍尔效应传感器由半导体衬底上的条形载流导体构成，当置于磁通量中时，通过霍尔效应产生垂直于电流方向的电压。霍尔效应传感器被广泛应用于汽车和工业领域。AMR传感器 各向异性磁阻（AMR）传感器由条形或带状磁性各向异性材料组成，其等效电阻与磁化方向和导电方向的夹角有关。与其他磁电阻传感器相比，AMR传感器具有相对较低的磁电阻（MR）率。它们被用于工业、商业和空间技术，作为位移或角度传感器以及地磁场传感器。GMR传感器 巨磁阻（GMR）传感器具有三明治结构，由被界面导电层隔开的磁性薄膜组成。该传感器有两种电阻状态：当两个磁性层磁化方向平行时，器件为低阻态；而当两个磁性层磁化方向相反时，器件为高阻态。GMR传感器是一种温度稳定性好的精密磁场传感器。它们已被广泛应用于硬盘驱动器（HDD）行业以及工业应用中。TMR传感器 隧道磁阻（TMR）传感器由被隧穿势垒层分离的铁磁多层膜组成。TMR器件的电阻与两铁磁层磁化方向的夹角有关。与其它种类的磁场传感器相比，TMR传感器具有更好的信噪比、更高的精度、以及更低的功耗。TMR传感器在温度和寿命方面具有可靠稳定的性能。因此，TMR传感器在要求苛刻的应用中是首选。 关于Hprobe 法国Hprobe公司成立于2017年，总部位于具有“法国硅谷”的美誉格勒诺布尔，是SPINTEC（全球领先的自旋电子学研究实验室之一）的一家衍生公司。 法国Hprobe基于独有的三维磁场发生器等专利技术，致力于为磁性器件和传感器的晶圆级表征和测试提供系统解决方案。目前产品提供的服务内容涵盖磁技术开发所有阶段，能针对性的为MRAM（STT、SOT、VCMA）和磁性传感器（TMR、GMR等）进行表征和测试提供专用设备和服务。 依托投资方的自身优势，普瑞亿科半导体事业部聚焦国内半导体产业工艺发展，与Hprobe协力打造国内领先的晶圆级表征和测试系统解决方案，致力于为中国半导体行业客户提供研究级和生产级的MRAM和磁检测解决方案和服务支持。

俄罗斯圣彼得堡国立大学的科学家与外国同事合作，在世界上首次在石墨烯中创造出二维亚铁磁性，所获得的石墨烯的磁性状态为新的电子学方法奠定了基础，有望开发出不使用硅的替代技术设备，提高能源效率和速度。描述被调查系统中霍尔效应的图表。图片来源：圣彼得堡国立大学石墨烯是碳的二维改性形式，是当今所有可用的二维材料中最轻、最坚固的，而且具有高导电性。2018年，圣彼得堡国立大学的研究人员与托木斯克州立大学、德国和西班牙的科学家一起，首次对石墨烯进行了修饰，并赋予了它钴和金的特性，即磁性和自旋轨道相互作用（在石墨烯中的运动电子与其自身磁矩之间）。当与钴和金相互作用时，石墨烯不仅保留了自身的独特性质，而且部分具有了这些金属的特性。作为新研究的成果，研究团队合成了一个具有亚铁磁性状态的石墨烯系统。这是一种独特的状态，在这种状态下物质在没有外部磁场的情况下具有磁化作用。他们使用了与之前类似的基底，该基底由一层薄薄的钴和表面的一种金合金制成。在表面合金化过程中，位错环在石墨烯作用下形成。这些环是钴原子密度较低的三角形区域，金原子更靠近这些区域。此前，人们知道单层石墨烯只能以均匀的方式完全磁化。然而，新研究表明，通过与基底结构缺陷的选择性相互作用，可以控制单个亚晶格的原子的磁化强度。“这是一个重大发现，因为所有的电子设备都使用电荷，并在电流流动时产生热量。我们的研究最终将允许信息以自旋电流的形式传输。这是新一代电子产品，一种根本不同的逻辑，以及一种降低功耗和提高信息传输速度的技术开发新方法。”圣彼得堡国立大学纳米系统电子和自旋结构实验室首席副研究员阿尔特姆雷布金解释说。此次合成的石墨烯的一个重要特征，就是强烈的自旋轨道相互作用，这种加强可以通过石墨烯下金原子的存在来解释。在磁性和自旋轨道相互作用参数的一定比例下，石墨烯有可能从熟悉的状态转变为一种新的拓扑状态。研究结果发表在最近的《物理评论快报》上。

近日，来自上海市计量协会、上海申北会计师事务所、上海市分析测试学会、上海舜宇恒平科学仪器有限公司及同济大学的专家对上海计量院机械制造所承担的上海市市场监督管理局科技项目“大砝码磁性测量系统的研制”进行验收。 　　与会专家听取项目组汇报，审阅验收资料，经充分讨论与质询，一致认为该项目达到计划任务书考核指标，同意验收通过。 　　该项目提出基于霍尔效应的高斯计磁性测量方法，区别于国内主要计量机构现有磁化率计法的砝码磁性测量方法，解决50 kg以上砝码难以进行磁性测量问题。同时，研制国内首套测量范围为100kg-1000kg大砝码磁性测量系统，实现测量范围5μT-2500μT(分辨率0.01μT)砝码极化强度测量，极化强度测量不确定度达到0.01μT-30μT(k=2)，可覆盖E1-M3等级各形状大砝码。 　　项目成果将应用于各等级大砝码、高准确度力值砝码、压力砝码、扭矩砝码的磁性测量，提升质量量值测量准确度。

今天(9月19日)，备受社会关注的首届“未来科学大奖”在北京举行了新闻发布会，揭晓了首届获得现设“生命科学奖”和“物质科学奖”两个年度奖项的科学家名单。生命科学大奖由香港中文大学卢煜明教授获得，物质科学奖由清华大学薛其坤教授获得，获奖者将获得单项100万美元的奖金。或成为“中国诺贝尔奖”　　未来科学大奖于2016年1月17日在北京正式成立，共设立“生命科学大奖”和“物质科学大奖”两个奖项，奖金各为100万美元。以表彰在这些领域对人类作出重大贡献的科学家，要求其获奖工作主要在中国大陆或港澳台地区完成，但不限国籍。获奖者可以是个人或者团队，原则上每个奖项不超过5名获奖者。　　未来科学大奖设立的消息引发全社会的广泛关注，被期冀成为“中国的诺贝尔奖”。诺贝尔奖获得者、著名物理学家杨振宁先生也指出，“未来科学大奖是第一个延生于中国民间公益组织，由企业家群体发起成立的奖项，填补了中国民间权威科技奖项的空白 瑞典有诺贝尔奖，香港有邵逸夫奖，而未来科学大奖作为后起之秀将产生更加深远的影响。”后续将增加数学、计算机等奖项　　未来科学大奖首期募集100%由中国人出资，生命科学捐赠人包括丁健、李彦宏、沈南鹏、和张磊。物质科学捐赠人有邓锋、吴鹰、徐小平，和吴亚军。未来论坛创始理事兼秘书长武红则透露，根据目前的奖金捐赠情况，第二届未来科学大奖已确定新增数学与计算机科学奖项，未来还将陆续扩大奖项范围，增加应用技术等奖项。　　未来科学大奖科学委员会主要为大奖评选提供科学专业和学术支撑，由9人组成。第一任委员会包括两位数学家(夏志宏、田刚)、两位物理学家(丁洪、文小刚)、两位化学家(何川、谢小亮)、两位生物学家(饶毅、王晓东)和一位计算机学家(李凯)。2016年生命科学大奖获奖人：卢煜明　　卢煜明(LO Yuk Ming Dennis)，分子生物学临床应用专家，尤其致力于研究人体内血浆的DNA和RNA。现为香港中文大学李嘉诚健康科学研究所所长、李嘉诚医学讲座教授兼化学病理学讲座教授。　　“生命科学奖”获奖者卢煜明基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现，在无创产前胎儿基因检查方面做出了开拓性贡献。卢教授在1997年和1998年的工作中发现，母体血液中存在着胎儿的游离DNA。基于这些早期发现，卢教授展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离DNA的特性，证明了使用胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性，最终开创了利用第二代基因测序来检测唐氏综合症的新途径，并在90多个国家得到了应用。　　获奖评语：　　奖励他基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现在无创产前胎儿基因检查方面做出的开拓性贡献。　　主要贡献：　　“生命科学奖”获奖者卢煜明基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现，在无创产前胎儿基因检查方面做出了开拓性贡献。卢教授在1997年和1998年的工作中发现，母体血液中存在着胎儿的游离DNA。基于这些早期发现，卢教授展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离DNA的特性，证明了使用胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性，最终开创了利用第二代基因测序来检测唐氏综合症的新途径，并在90多个国家得到了应用。仅在中国，每年就有超过一百万孕妇接受这项测试。这种革命性的方法为全球无数孕妇提供了无创产前诊断。　　孕妇产前诊断能避免胎儿遗传病的发生。例如，唐氏综合症，即21三体综合症是一种常见的遗传性疾病，病因在于胚胎染色体异常(多了一条21号染色体)，导致体格发育迟缓及智力缺陷。孕妇产前检查可以诊断及避免唐氏综合征。然而，唐氏综合征及类似遗传性疾病的常规产前检查均需实施羊水穿刺后进行DNA分析，这种创伤性的检测会增加终止妊娠的风险.科学家们一直在致力于研发非侵入性产前诊断技术检测胎儿遗传异常。虽然胎儿有核细胞能够进入母亲的血液，但这些细胞数量稀少。卢教授在1997年和1998年的工作中发现母体血液中存在着胎儿的游离DNA 。基于这些早期发现，卢教授展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离DNA的特性，证明了使用胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性 ，卢教授的工作最终使得利用第二代基因测序来定量测量胎儿DNA的方法用于唐氏综合症检测。这种无创产前检测已用于90多个国家。仅在中国，每年就有超过一百万孕妇接受这项测试。这个革命性的方法为全球无数的孕妇提供了无创产前诊断。2016年物质科学大奖获奖人：薛其坤　　薛其坤，1963年出生于山东临沂市。材料物理专家，中国科学院院士，清华大学副校长。2012年提出界面高温超导，2013年发现量子反常霍尔效应，开辟全新领域。曾入选万人计划首期杰出人才，2014年求是杰出科学家奖，和何梁何利科学与技术成就奖。发表SCI论文300余篇(包括3篇science、3篇nature physics、30篇Phys. Rev. Lett.、1篇PNAS、40余篇Phys. Rev. A/B、40余篇Appl. Phys. Lett.和4篇英文特邀综述文章或书章节)，文章被引用3900多次(两篇代表性文章PRL94和PRL95分别被引用215次和126次)。　　获奖评语：　　奖励他在利用分子束外延技术发现量子反常霍尔效应和单层铁硒超导等新奇量子效应方面做出的开拓性工作。　　主要贡献：　　薛其坤利用分子束外延技术，在对奇特量子现象的研究中取得了突破性的发现。分子束外延生长是一种先进的薄膜生长方法，能在材料衬底上一层一层地生长单晶薄膜。他和合作者制备了多种高质量的单晶薄膜材料，这使他们首次发现量子反常霍尔效应和在钛酸锶衬底上的单层铁硒高温超导现象。这两个发现被许多研究小组重复出来，并在全世界范围内激发出更多的相关研究活动，有望进一步提升量子反常霍尔效应和界面超导的临界温度，从而具有更大的实用价值。　　在一个通常的导电材料中，电流是线性正比于外加的电压，电压和电流的比值则是这个材料的电阻，这就是人们熟知的欧姆定律。欧姆定律同时也意味着电流的传输会产生热，产生的热量正比于电阻以及电流的平方。这正是人们为什么可以利用电流来产生有用的热，但这也是为什么电流会浪费无用的热甚至会产生有害的热，目前整个微电子产业都面临着发热的瓶颈问题。但是，在以下两个奇异的量子现象中 - 超导和量子霍尔效应，发热问题可以被完全避免，也就是说欧姆定律可以被完全违反。正是由于它们可能对人类社会带来巨大的应用前景，对这两种量子现象的研究成为过去几十年内凝聚态物理的热点研究领域。同时，这些研究经常是以跳跃的方式，极大丰富了人类的知识库，并不时地突破凝聚态物理的范畴。超导领域中获得的五项诺贝尔奖和量子霍尔效应领域中获得的两项诺贝尔奖就是很好的证明。　　清华大学的薛其坤利用分子束外延技术，在对这两种量子现象的研究中取得了突破性的发现。分子束外延生长是一种先进的薄膜生长方法，能在材料衬底上一层一层地生长单晶薄膜。他和合作者制备了多种高质量的单晶薄膜材料，这使他们首次发现量子反常霍尔效应和在钛酸锶衬底上的单层铁硒高温超导现象。　　量子霍尔效应是指强磁场下二维电子材料中出现的横向电导(电阻的倒数)量子化现象。它的另一个重要特征是纵向电阻消失：电子可以在材料的边缘上不发热地传导。量子反常霍尔效应是指由磁性极化电子代替外加磁场所产生的量子化的霍尔效应。由于磁性极化电子模拟出的外加磁场比现有实验室可达到的最强外加磁场高一百倍，量子反常霍尔效应被认为是未来室温量子器件的一种可能实现方法。虽然理论上人们认为这种效应完全可以存在，但真正实现量子反常霍尔效应在材料制备和原位测量上存在着巨大的挑战。2012年12月薛其坤领导的小组首次报道，利用分子束外延方法生长出铬掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体的薄膜，并用该薄膜制备场效应器件，在极低温和零磁场条件下观察到霍尔电阻达到了量子化的数值即h/e2 约25.8千欧姆，标志着实验上首次实现量子反常霍尔效应。　　超导现象是一种宏观量子现象，指的是当温度低于一个特定的临界温度(Tc)时，一些材料中出现的完全零电阻和理想抗磁的现象, 超导现象于1911年在水银中首次发现(Tc ~ 4K or -269摄氏度, 是非常低的温度)。1986年人们在一些铜氧化合物材料中发现了高很多的Tc(77 K，或高于液氮温度)，2008年又在一些铁砷或铁硒材料发现了较高的的Tc(40 K)。2012年2月薛其坤领导的小组首次报道，利用分子束外延方法，在导电钛酸锶衬底上生长出的单层铁硒具有大幅提高的Tc(40 K，甚至可能超过77K)，相比之下块材的铁硒Tc只有约10 K。这个发现完全出乎意料，因为很薄的薄膜材料一般会压制Tc，因此这个发现开辟了一种界面增强超导的新途径。　　薛其坤做出的这两个发现被许多研究小组重复出来，并在全世界范围内激发出更多的相关研究活动，有望进一步提升量子反常霍尔效应和界面超导的临界温度，从而具有更大的实用价值。

薛其坤在新闻发布会上 　　尽管“贵”为清华大学物理系主任，在上周之前的清华校园，薛其坤还不是一个多么引人注意的角色。不止一个见过他的人表示，几乎听不懂这位中科院院士与别人随口说起的科研内容。 　　事实上，他即将开启一个全新的时代。4月9日，由这位教授领导，来自清华大学、中国科学院物理所与斯坦福大学的科学家们组成的团队宣布，他们从实验中观测到了量子反常霍尔效应。他们的论文，3月15日发表在国际权威学术杂志《科学》上。 　　对普通人而言，“量子反常霍尔效应”并不仅是一个让人云里雾里的科学名词，它还意味着某种科幻小说般的未来生活：若这项发现能投入应用，超级计算机将有可能成为iPad大小的掌上笔记本，智能手机内存也许会超过目前最先进产品的上千倍，除了超长待机时间，还将拥有当代人无法想象的快速。 　　这一发现甚至令年过九旬的诺贝尔奖获得者杨振宁都激动了：“这是从中国的实验室里头，第一次做出并发表诺贝尔奖级的物理学论文。” 　　“那一时刻，我们看到我们深刻的信念，在大自然里果然是被实现了” 　　普通人几乎没人知道什么叫“量子反常霍尔效应”，但1879年美国物理学家霍尔发现的“霍尔效应”，实际上已经被应用在普通人生活的方方面面：测量磁场，测量运动事故，也可以生产新的器件，比如汽车的里程表、速度表，以及点火系统。 　　这一次，薛其坤团队的最新发现，在科学家眼中，更是一个极为美妙的现象。 　　在摆满仪器设备的实验室，清华大学物理系教授王亚愚试图通过一种通俗易懂的方式向外界解释他们的研究。他手持的笔记本电脑屏幕上播放着动画：一个透明的长方体物件内，许多玫红色小颗粒正在横冲直撞。 　　“如果这是一个一般的金属材料或者半导体材料，那里面的电子运动是非常无序的。它们杂乱无章，互相碰撞。这就引起电子器件的速度降低，而且会使能耗增大。” 　　虽然肉眼看不到这些到处乱跑的电子，但谁都会在生活中感受到它们的存在，譬如，尽管有风扇“呼啦呼啦”地吹，工作多时的笔记本电脑却还是热得烫手，反应缓慢得像老牛爬坡。 　　但这些粒子却是可以被科学家们“管”起来，顺着一定规律在材料内老老实实排着队跑步的。 　　“如果我们在材料上加一个强磁场，非常强的磁场，电子运动就变得有规律了——它们在材料的两端，像高速公路上的汽车一样，这么反向运动，这时候，电子运动速度就变快了。”王亚愚教授解释说。 　　动画中，玫红色小颗粒乖乖地排在材料两边，一边的队伍向前跑，对面的队伍则向后跑，就像公路上遵守交通规则的往来车辆，在不同的车道里畅通无阻。 　　在上世纪80年代，这种量子霍尔效应被德国物理学家冯克利青在研究极低温度和强磁场中的半导体时偶然发现。这一成果让他获得了1985年的诺贝尔物理学奖。 　　只是，要让肉眼都看不到的电子像动画中那样规律地运动，需要极强的磁场：至少得是一个一人高，冰箱一般大小的设备。运作起来非常麻烦，而且极其昂贵。 　　显然，这不是一件能走出实验室的“降温提速设备”。 　　这也就是为什么薛其坤的团队在实验中观测到的量子反常霍尔效应是这么重要、又是这么优美了：在零磁场中，材料的反常霍尔电阻达到量子电阻的数值，并形成一个平台，也就是说，在微观世界中，那些原本乱冲乱撞的电子们正循着“高速公路”畅通有序地运动着。这一次，没有强大的磁场。 　　这一场面证实了科学界等待多年的预言。 　　“这是量子霍尔家族的最后一位成员，”一位美国科学家在《科学》杂志上撰文称，“不需要外磁场的量子霍尔态的实验观测，使人们终于能够完整地研究量子霍尔效应的三重奏了”。 　　在得知这一结果的时刻，薛其坤的合作者，曾经预言过自旋量子霍尔效应的斯坦福大学教授张首晟想起了老师杨振宁曾对他们说过的话：任何科学发现，都早已存在于自然界中。 　　“在发现的那一时刻，我们看到我们深刻的信念，在大自然里果然是被实现了，这种感受是科学家最最大的一种回报。” 　　那是2012年的10月12日，距离霍尔最初发现这种电磁效应已130年有余，距离薛其坤的团队开始实验，也已整整4年。 　　“吃饭，睡觉，做研究” 　　在同行中，已经有300多篇SCI论文发表的材料物理学家薛其坤以勤奋刻苦著称。他有一个“比‘院士’更响亮的名号”，叫“7-11”：早上7点进实验室工作，一直干到晚上11点。在进行实验的4年中，他的团队先后尝试了1000多个拓扑绝缘体样品。 　　磁性拓扑绝缘体，是实现量子反常霍尔效应的理想系统。要实现量子反常效应，对材料的要求非常高：这种材料必须具有拓扑特性，具有长程铁磁序，体内则必须是绝缘态。按科学家的解释，就好比要求一个人具有刘翔的速度、姚明的高度和郭晶晶的灵巧。 　　在薛其坤的指导下，研究者们用于实验的拓扑绝缘体样品是以“原子”为单位的：在100万个原子中，只能有一个杂质原子。这1000多个不到小拇指指甲盖大小的特殊实验材料，都需要在超真空环境中慢慢长出来。它们的厚度得是5纳米，高1纳米或是低1纳米都不行。 　　分散在世界各地的实验团队成员，每天都通过电话和邮件交流实验结果，隔两三周就充分讨论实验的所有细节。不过，在很长一段时间里，它们得不到任何有意义的结果。负责测量反常霍尔效应的王亚愚教授形容，那时他们都“不大好意思见薛老师”。 　　但团队领导者薛其坤耐得住性子。他是过过苦日子的人。小时候，母亲得到了一条珍贵的牛肉，舍不得吃，一定要等着出外上学的孩子回家，才把已经风干的牛肉慢慢在水里浸开，包了饺子吃。 　　很多年以后，这个从沂蒙山区走出来的农村孩子还记得，年少时第一次进县城，如何被那里的繁华震惊。他对家乡记者描述说，那心情就像临沂人的一句笑谈，“蒙阴就像是北京一样，是个大地方”。 　　当时这少年心中的“最高理想”，就是在那个蒙阴县城中“找个工作，娶个媳妇”。这理想人生至少实现了一半，薛其坤后来确实娶到了一个蒙阴媳妇。 　　另一半人生也许有些超出他最初预想的轨道：在日本和美国留学，35岁晋级教授，41岁成为中科院最年轻的院士之一。“我根本没想到自己会是个科学家……只想有事干，踏踏实实做点事。” 　　在证实“量子反常霍尔效应”的成果发布后，有网友在微博上对着“薛其坤”这名字大发感慨：当年这个人去他们学校讲座，没人听，他还被拉去充数——近几年，薛其坤曾在复旦大学、山东大学、湖南大学等多所高校，作过以“个人成长的体会”为内容的报告。 　　他人看来几乎是一帆风顺的履历，在当事人心中则另有滋味：大学毕业后一次次想考研，第一次考哈尔滨工业大学，高等数学只考了39分，落榜 两年后报中科院物理所，物理考了39分，又落榜。 　　第三年，他终于考上了中科院的物理所。但之后的几年里，这个大龄研究生“整天处在维修仪器的苦恼状态中”。当年，物理所的设备不灵光，常常做不了实验。就算一次次做实验，但得到的数据也总是对不上号。 　　直到全无日语基础的他被送往日本东北大学联合培养，生活才逐渐顺利了起来。正是在日本导师樱井利夫的要求下，他养成了“7-11”的工作习惯。随后他被樱井先生推荐至美国北卡罗来那州立大学D.E.Aspnes门下做博士后，这位老先生也极有个性，每次实验室外出聚餐，年过六旬的他总会骑着摩托车，带上一个学生，顺着高速公路一路风驰电掣而去。 　　如今，当薛其坤成为整个研究团队的中心人物后，他也极其擅长发现每一个人的优点，为整个团队鼓劲儿。 　　留学经历还磨砺了薛其坤“流利的山东口音英语”：“俺没啥子能耐，别人上台不敢讲，俺胆子大，敢讲!” 　　与薛其坤有接触的人众口一词地描述说，这位科学家风趣幽默，精力充沛。他喜欢踢足球，爱看武侠小说，早年生活中令人愉快的消遣是在楼道里打麻将。而他的研究生们则提到，这位导师每次出差后回北京的第一件事，就是去实验室看看有没有什么新发现，哪怕已经是晚上12点。 　　在就任清华教授之后的一次采访中，他对记者介绍说，自己的团队来自五湖四海，有着共同的志向。谁知对方问他：您的团队成员有什么共同爱好吗? 　　这位团队老大思索了片刻之后说：吃饭、睡觉、做研究。 　　上周，在“证实量子反常霍尔效应”的发布会上，杨振宁为这群中国学者的新发现补充说，有一点值得人们去思考：量子反常霍尔效应实验，全世界很多实验室都在钻研，为什么唯有清华大学与物理所的合作成功了?“我想这与中国整个科研体系的体制，跟中国传统的人文关系都有非常密切的直接关系。” 　　“这可能是我们两个人人生当中最最喜悦的那一天” 　　2012年10月12日晚上10点35分，薛其坤接到团队成员、博士生常翠祖的一条短信：“薛老师，量子化反常霍尔效应出来了，等待详细测量。” 　　实验测量到的数据是一条漂亮的曲线，与理想情况下量子反常霍尔效应的行为完美地吻合。 　　团队成员观测到的现象，是在接近绝对零度的极低温度下对拓扑绝缘体薄膜进行精密测量后获得的。也就是说，目前要谈论这种现象在生活中的实际应用，还为时过早。毕竟，室温要比实验温度高很多，《科学》杂志上一篇文章也指出，实验材料在其他方面还有不尽人意的地方。 　　但对为之付出多年努力的科学家们而言，这一结果已经足够令人惊喜。“这可能是我们两个人人生当中最最喜悦的那一天。”张首晟后来在发布会上说。在座的杨振宁听着这个学生的报告，也想起了1956年12月的某一天，吴健雄在电话中告诉他，她发现了宇称是不守恒的。 　　“我认为是从中国实验室里头一次，做出来了，并发表出来了诺贝尔奖级的物理学论文……这也是整个国家发展的大喜事。”他一遍遍地对着不同的媒体说。 　　这篇论文发表后，清华大学的一名学生想起来，在从前的一次“文化素质教育讲座”上，曾有学生对薛院士提问：“您是否有志为中国赢得诺贝尔奖?” 　　“没有想过。”静静地想了一会后，他给出了这样的回答。 　　“我认为一个不想得诺奖的科学家不是好科学家。”学生不依不饶。 　　但薛其坤就是没有这样的想法：“我在做科研时，没想过这个问题”。

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电阻标准是电学计量的基石之一。为了适应国际单位制量子化变革和量值传递扁平化趋势，推动我国构建电子信息产业先进测量体系，补充国家量子化标准，开展电学计量体系中电阻的轻量级量子化复现与溯源关键技术研究至关重要。与传统砷化镓基二维电子气（2DEG）相比，石墨烯中的2DEG在相同磁场下量子霍尔效应低指数朗道能级间隔更宽，以其制作的量子霍尔电阻可以在更小磁场、更高温度和更大电流下工作，易于计量装备小型化。此外，量子电阻标准的性能通常与石墨烯的材料质量、衬底种类和掺杂工艺相关。如何通过克服绝缘衬底表面石墨烯成核密度与生长调控的瓶颈，获得高质量石墨烯单晶，并以此为基础，优化器件结构和工艺，开发出工作稳定且具有高比对精度的量子电阻标准芯片至关重要。近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所报道了采用在绝缘衬底表面气相催化辅助生长石墨烯，成功制备高计量准确度的量子霍尔电阻标准芯片的研究工作。相关研究成果以“Gaseous Catalyst Assisted Growth of Graphene on Silicon Carbide for Quantum Hall Resistance Standard Device）”为题，发表于期刊《Advanced Materials Technologies》上。研究人员首先采用氢气退火处理得到具有表面台阶高度约为0.5nm的碳化硅衬底，然后以硅烷为气体催化剂，乙炔作为碳源，在1300°C条件下，生长出高质量单层石墨烯。该温度条件下衬底表面台阶依然可以保持在0.5nm以下。采用这种方法制备的石墨烯可以制成量子电阻标准器件，研究团队直接将该量子电阻标准器件集成于桌面式量子电阻标准器，在温度为4.5K、磁场大于4.5T时，量子电阻标准比对准确度达到 1.15×10-8，长期复现性达到3.6×10-9。该工作提出了适用于电学计量的石墨烯基工程化、实用化的轻量级量子电阻标准实现方案，通过基于其量值的传递方法，可以满足不同应用场景下的电阻量值准确溯源的需求，补充国家计量基准向各个行业计量系统的量传链路。中科院上海微系统与信息技术研究所是该研究工作第一完成单位，陈令修、王慧山和孔自强为共同第一作者，通讯作者为上海微系统所的王浩敏研究员和中国计量科学研究院的鲁云峰研究员。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中科院先导B类计划和上海市科委基金的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/admt.202201127

项目编号：M4400000707015234001项目名称：手套箱与电流电压测试仪等设备采购(四次)采购方式：公开招标预算金额：2,128,500.00元采购需求：合同包1(金相显微镜探针台等设备采购):合同包预算金额：2,128,500.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他专用仪器仪表金相显微镜探针台1(套)详见采购文件199,000.00-1-2其他专用仪器仪表高温分析探针台1(套)详见采购文件158,000.00-1-3其他专用仪器仪表探针台5(套)详见采购文件245,000.00-1-4其他专用仪器仪表电容电压特性测试仪5(套)详见采购文件180,000.00-1-5其他专用仪器仪表电流电压测试仪10(套)详见采购文件500,000.00-1-6其他专用仪器仪表少子寿命测试仪5(套)详见采购文件150,000.00-1-7其他专用仪器仪表霍尔效应测试仪5(套)详见采购文件27,500.00-1-8其他专用仪器仪表四探针测试仪5(套)详见采购文件115,000.00-1-9其他专用仪器仪表晶体管图示仪5(套)详见采购文件45,000.00-1-10其他专用仪器仪表数字荧光示波器16(套)详见采购文件496,000.00-1-11其他专用仪器仪表万用表10(套)详见采购文件13,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：自合同签订之日起至质保期满之日

“就像船在大海中遇到10米巨浪，但舱内桌子上水杯中的水却稳到没有一丝肉眼可见的细纹。”谈到团队研制的电子自旋和自旋极化电流时空演化成像系统的稳定性，复旦大学物理系教授沈健这样类比。在国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目支持下，沈健团队挺进科研仪器研制“无人区”，将飞秒超快自旋显微技术、音叉式自旋结构显微技术、自旋极化电流显微技术相结合，研制出技术指标明显领先国际同类商用仪器的成像系统。目前，该项目已获国内、国际专利授权9项，在《科学》《自然》等期刊发表论文8篇，培养出大批优秀人才。项目组科研人员与第三方技术验收专家交流合影科学界的共同难题电子自旋是凝聚态和材料物理学中许多奇妙现象的根源。从凝聚态物理角度来说，几乎所有的重大现象，比如高温超导、庞磁阻、多铁效应、量子霍尔效应等都和电子自旋有关。“要理解这些重大现象，必须表征电子自旋结构和自旋动力学。”沈健对《中国科学报》说，“通俗点讲，就是要看清电子自旋如何在空间排列，并弄清其运动轨迹、运动状态，才能真正理解这些现象的本质。”理解电子自旋与量子材料物性的关联，并在自旋器件中做到高效自旋输运，是目前自旋相关研究的关键。而解决这个关键科学问题的最大技术瓶颈就是如何表征电子自旋及其动力学过程。沈健解释说，由于电子自旋之间的相互作用在空间上具有多尺度特征，在时间上具有超快响应频率，其本身又有静态（自旋结构）和动态（自旋动力学）的区别，尤其是在自旋器件中，自旋随电荷处于流动状态。“人们‘看清’电子自旋的难度，就像在太空中观察地球时，能够清楚地看见上面的一个足球。”沈健补充说，“而且，我们不仅要看见这个足球，还要弄清它在比赛中是怎么被传递的，甚至还要以十万亿分之一秒的时间精度，看清它的运动轨迹。因此，同时在单原子的空间尺度和飞秒的时间尺度看清电子自旋是目前国际科学界面临的重大挑战。”“到目前为止，科学家要么只能在单原子尺度看见静态的电子自旋，要么只能牺牲空间分辨率，在百纳米尺度研究电子自旋的超快动力学过程。”该团队成员之一、复旦大学教授吴施伟说，“我们就是要做一个显微镜或成像系统，它既能看见单独的电子自旋，又能在飞秒尺度上看清电子的自旋轨迹。”五级减震挑战2015年，该团队承担的科研仪器研制项目执行初期，一条来自上海市政方面的“大消息”让项目组忧心忡忡：上海市规划的地铁10号线延长线紧邻学校。地铁最近的地方，离该团队的地下实验室不足百米。此前，国内高校就曾传出学校附近的地铁震动影响科学实验的消息。而在原子尺度上看电子自旋，对背景噪声水平要求极高，任何外界极细微的扰动，都会影响该系统的成像效果。当时，能不能在这里建实验室、采取什么样的避震措施成为项目组讨论的焦点。经过多轮研讨，该团队制定出一套减震方案，虽然理论推算上能自洽，但实际上是否可行，大家意见并不一致。“上海处在一个冲积平原上，土质很软。”该团队成员之一、复旦大学教授殷立峰说，“地铁经过时的震动，对仪器影响会非常大。”最后，该团队和上海市政方面协调，找来几辆满载的重型土方车，沿着地铁线路行驶，尽可能模拟地铁运行所造成的恶劣环境，从而获得震动的一手数据。“当百米开外的满载土方车开过时，我们在实验室中测到了强烈的2.5赫兹震动，震动强度比平常高了一个数量级，所以地铁的影响非常明显，大概与我们无液氦制冷机所产生的震动相当。”吴施伟说。经过多次努力和尝试，该团队制定了一套特殊的“五级减震”方案。按照该方案，他们将仪器安放在实验室墙角一个特定位置，然后安装上能探测震动大小，并据此主动调节气压的“气浮”平台，再给扫描隧道显微镜镜头安装两级波纹管隔离制冷震动，最后通过扫描头的弹簧和探针不同的频率特性，阻断剩余的高、低频两种震动。经多轮评估，专家组认为这种“五级减震”方案在理论上可行，有机会使震动减少7个数量级，即达到“船在惊涛骇浪里剧烈颠簸，杯中水面纹丝不动”的效果。2021年6月，该项目进行正式验收时，上海的地铁10号线延长线已经投入运营半年多了。在这样的测试环境下，该系统测试的所有16项指标均达到或优于项目计划。“现在我们的减震效果完全达到最好的液氦制冷商业仪器的同一水准。”吴施伟补充说，“地铁经过或开关制冷压缩机完全看不出任何差别。”蹚出两条路“这套系统有两大亮点：一是减震系统；二是在减震条件下的无液氦制冷技术。”沈健介绍说，“除对稳定性要求极高外，该系统对温度条件要求也十分苛刻。”极低温制冷技术通常有两种：一是利用压缩机制冷；二是使用液氦制冷。国际上多采用液氦来制造极低温条件，但我国是贫氦国家，液氦供应受制于人。“液氦特别昂贵，大量使用液氦来做实验，成本也几乎到了难以承受的地步。”沈健说，“所以，无液氦制冷就成为一个新的技术发展方向。”但制冷压缩机本身就是巨大的震动源，用在对震动极其敏感的仪器上，影响自不必言。项目进行中，该团队再次陷入技术路线的巨大争议。经过反复的讨论与争论后，该团队决定采用两条技术路线，即尝试大幅减震条件下的无液氦制冷技术。“我们团队有个特点，每两周有全组（包括学生）的大讨论，讨论技术路线、审视各种方案。”该团队成员之一、复旦大学教授高春雷说，“之所以采取两条路线，实际上是因为当时谁也说服不了谁，干脆各选一条路向一起汇合。”该团队成员之一、博士后孙泽元说：“我们团队配备有数名设计、加工、焊接方面的专业技术人员，所以一些新的想法很快就能进行测试，这大大加快了研发进度。”就这样，该团队首次实现了2K（K氏温度）低温无液氦制冷，同时在低噪环境下成像的重大突破（最低1.2 K，远低于国际上无液氦制冷同类商业仪器9 K的技术指标）。目前，该系统在精度、时间分辨率和低温条件等方面均领先国际水平。“和液氦技术相比，我们这个系统的优势之一是可以长时间运行（液氦技术需要定期停机补充液氦）。”殷立峰说，“另一个优势是可以在1.2K到300K之间任意改变温度（液氦制冷仪器一般只能实现某几个固定温度）。”目前，国际上还没有类似指标的成像系统，这让沈健等人“有点踏入无人区的感觉”。同时，他们又非常幸运，该团队两条技术路线最后都“走通了”，这也为今后无液氦低噪制冷技术提供了更多选择。“说心里话，我们非常感谢国家自然科学基金对科研仪器研制项目非常大的支持力度，所以我们能做一些真正开创性的仪器研发，走进‘无人区’，挑战一些难度更大的事情。”沈健说，“对我们来说，它真正帮助我们在仪器研制上取得了长足的进步，同时，一批年轻科研人员也在这个项目中成长了起来。”《中国科学报》：您认为科研仪器在科研中起着怎样的作用？沈健：物理学是一门以实验为基础的科学，现代物理研究几乎离不开科研仪器。成像系统就像人的眼睛，在对物性的研究中，只有看得更清、研究得更细，对其中的物理才能理解得更加深刻，才能发现一些新现象。本项目在自主研发中产生的一些新范式，也会带来基础研究的突破。基于研发过程中产生的无液氦低温隔振平台和原位自旋极化扫描隧道显微技术，我们厘清了二维磁性材料中层间堆叠结构和磁性耦合的关系，为二维磁体在非线性光学器件、自旋电子学器件上的应用打开了新维度，为面向实际科学问题和科学应用研究奠定了扎实的基础。《中国科学报》：当前我国在该领域的科研仪器研制处于怎样的国际地位，面临怎样的挑战？沈健：单从技术指标上看，目前我们的仪器明显领先于国际上同类商用仪器，但并未真正商业化，还处于实验阶段。我们自己用起来得心应手的仪器，别人用其做同样的实验可能就不行，因为这里面有太多的细节，所以我们还有很多工作要做。《中国科学报》：下一步团队有哪些研究重点？沈健：下一步，我们将推进该成像系统商业化进程，把它做成别人拿来就很容易使用的仪器。但这样一个尖端仪器，不是简单靠某几个人或哪个团队就能实现商业化的，会面临很大挑战。但是，国家花了很多钱，我们不能满足于研制一个只是自己课题组能用的仪器。一方面，我们要让仪器更加成熟、稳定，能让同行拿来真正解决一些重大科学问题；另一方面，我们自己也有很多科学问题，需要借助尖端仪器来解决，这也是我们团队的努力方向之一。

由于Cla系列发酵罐的模块化设计特点，使得它成为多联发酵罐的不二之选。而随着Cla多联系统发酵罐逐渐走入市场，许多疑问也随之产生，HOLVES 将用本篇文章为客户进行解答。(霍尔斯Cla系列发酵罐)(Cla多联系统呈现方式)疑问一：多联罐系统究竟如何连接？Cla多联系统是类似搭积木的方式，将功能模板与机箱、罐体进行联合。每个罐体的参数监测电极线与机箱连接，另外置交换机通过网线将每个机箱连接，进行数据传输、控制，由其中一台机箱配置14寸HMI进行总控。(Cla多联系统 连接示意图)疑问二：总线是什么？总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式，是一类信号线的集合，是子系统间传输信息的公共通道。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、交换、共享和逻辑控制等功能。疑问三：Cla多联系统使用哪种控制网络？目前，在工控领域，应用最广泛的是工业以太网技术和工业现场总线技术。基于产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面的需要，我们的Cla多联系统选择了工业以太网总线技术中非常具有影响力的西门子PROFINET协议。在发酵罐多联系统中，总线交换机是所有机箱数据传输的媒介，交换机内部的CPU会在每个端口即每台机箱成功连接时，通过将物理地址（MAC）和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该地址的数据将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。疑问四：以太网总线设计的优点是什么？① 交换机有带宽很高的内部交换矩阵和背部总线，并且这个背部总线上挂接了所有的端口，通过内部交换矩阵，就能够把数据包直接而迅速地传送到目的机箱而非所有机箱，这样就不会浪费网络资源，从而产生非常高的效率。② 数据传输的安全程度非常高。③ 交换机的数据带宽具有独享性。在这样的前提下，在同一个时间段内，交换机就可以将数据传输到多个机箱之间。疑问五：多台Cla210单罐可以并联使用吗？Cla多联罐系统可以拆分为单罐使用吗？在这个问题的答案之前，需要知道单罐与多联系统的其中两个特殊性：① 单罐系统配置10寸触摸屏，多联系统配置14寸触摸屏，这个尺寸大小是根据其中的系统固定的，无法进行更改；② 单罐系统内置交换器，而多联系统还需要增设外置交换器用于数据的传输。单罐如何变成多联罐：如果客户购买了多台Cla210单罐系统，在后续的使用中希望把其改为多联系统使用，需要专业的工程师上门改装，另增设多联系统的14寸触摸屏总控，与一个外置的交换器进行数据传输。多联系统如何变为单罐：客户购买了多联系统后需要更换为单罐系统，需要联系HOLVES专业工程师，上门将每台机箱上增设10寸触摸屏，取消外置交换器，并将部分线路重新改装。综上，根据不同客户的不同需求，Cla系列都可以灵活适用，但必须要HOLVES专业的工程师进行操作。疑问六：多联系统功能界面与单罐功能界面的不同？多联罐的主控界面如下图所示，所有罐体的主要参数数据都会在总界面显示，方便监控。( 图例为Cla三联罐系统 主控界面 )需要单个进行参数细节调控或者其他功能，可以展开具体的单罐操纵界面，如图下所示。( Cla多联系统 控制选择界面 ) ( Cla单罐控制界面 )以上为霍尔斯Cla系列发酵罐，多联系统的相关问题解答，如有其他疑问，可与我们联系，霍尔斯将为您解答。

探索材料角度相关的磁输运性质是凝聚态物理学中应用广泛和重要的课题研究方向。该研究通常需要很宽的样品温度范围，比如从室温到几开尔文或更低，还需要强大的矢量磁场。控制矢量磁场对此类研究尤为重要。然而，传统的超导矢量磁体不仅价格昂贵，而且场强也有限：三个方向上至少两个方向的磁场强度通常不能超过2T。 德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商。近期，该公司推出的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）的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磁场（例如9 T或12 T）。因此，它相当于提供了9T-9T-9T矢量磁铁的等效系统，这是目前尚无法实现的。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在任意磁场方向上的变化和灵活性，通过水平固定轴的旋转，可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。同时还兼容2英寸样品空间和He气氛，配备Chip carrier，提供多达20个电信号接口。 1. 为什么要旋转你的样品？ 物理学家、化学家和材料科学家正在不懈地寻找具有理想性能的新材料。新材料几乎每天都会被合成出来，并经历各种各样的测量和表征。费米面的表征在材料表征中起着核心作用，因为将电子结构与材料的性质相关联，可以设计出具有所需性质的材料，并针对特定的应用进行调整。若能够地控制磁输运测量中的场方向有助于提取样品各向异性的信息。能够旋转样品在面内和面外场之间切换，或沿所需方向（例如，沿准一维样品，如纳米管或纳米线）对准就显的尤为重要。 Attocube公司研发的压电驱动的纳米旋转台有效地取代了价格昂贵的矢量磁铁，甚至提高了它们的性能，不仅扩大了其任意方向上的大可用磁场，而且也能很好的实现自动化的测量。更为重要的一点是：它们优于传统无法避免的机械滞后性的机械转子。此外，当需要超高压条件时，例如在ARPES中，与机械旋转器相比，压电陶瓷旋转台提供了额外的优势-压电陶瓷旋转台不会导致超高压室泄压或者漏气。2. Attocube提供的解决方案2.1 attocube 的纳米精度旋转台 attocube提供了多种可以组合的压电驱动纳米定位器，其中包括水平旋转台和竖直旋转台（attocube纳米旋转器-ANR/ANRv）。旋转台组合包括一系列不同尺寸和方向，以及适用于低温环境、超高真空和/或高磁场的不同环境下的需求。由于其体积非常紧凑，attocube的旋转台能够适配于大多数的超导磁体样品腔。图1: ANR portfolio [4]2.2 atto3DR：在3D中模拟强矢量磁场 atto3DR双旋转器具有两个立的旋转台，它们组合在一起，从而提供相对于样品表面的所有方向上的全磁场（例如14 T），如引言中所述。atto3DR如图2所示。atto3DR可以提供普通低温版本，同时也可根据具体需求提供用于低温真空（如稀释制冷机）的定制版本；有关mK温度下的应用案例，请参阅应用部分。图2: atto3DR：（a）带有无铅陶瓷芯片载体的样品架，配备20个触点；（b） 面内ANR；（c） 另外一个面内的ANR[4]。 3. 应用案例 在概述了ANRs、atto3DR的主要特点和优点之后，本文后一章将重点介绍通过使用基于我们的旋转器获得的传输测量的研究结果。3.1 基于ANR旋转台的应用案例3.1.1 在强磁场和200 mK条件下考察的g因子的各向异性 在Zumbühl集团（瑞士巴塞尔）与RIKEN（日本Saitama）、SAS（斯洛伐克布拉迪斯拉发）和UCSB（美国圣巴巴拉）课题组的合作进行了以显示GaAs量子点中各向同性和各向异性g因子校正的分离实验。这项研究是在两个立的横向砷化镓单电子量子点上进行的。为了在实验上确定g因子修正，通过测量具有不同强度和方向的平面内磁场的隧穿速率来得到自旋分裂。自旋分裂定义了自旋量子位的能量，是磁场中自旋的基本性质之一。在这里，他们测量并分离了两个GaAs器件中对g因子的各向同性和各向异性修正，发现与近的理论计算有很好的一致性。除了公认的Rashba和Dresselhaus项，作者还确定了动量平方依赖的塞曼项g43和穿透AlGaAs势垒gP项[5]。 此项工作是在attocube纳米精度旋转台ANRv51的帮助下完成的：样品安装在压电驱动旋转器上，并在磁场平面内旋转。由于旋转台有电阻编码器，因为能够读出旋转器的状态角度。此外，ANRv51可在高达35 T的磁场环境下使用，并可在低至mK的低温范围内使用-该实验在稀释制冷机中进行，电子温度为200 mK，磁场高达14 T。该磁场强度在任意面内方向上施加，只能通过旋转器实现不同角度下的测量。图3: sample in chip carrier mounted on ANRv513.1.2 mK位移台在材料输运性质随磁场角度的变化研究中的应用 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。 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81 mm，attocube的mK位移台通过一个自制的转接片连接到插杆上，如图4所示，位于磁场中心的样品台的尺寸为5 mm*5 mm，系统磁场强度为10T。系统的制冷功率为340 μW@120mK，得益于attocube低温位移台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4. 实现的旋转示意图和ANR101装配好的实物图 图5. 侧视图，电学测量的12对双绞线从旋转台的中心孔穿过 图6中是GaAs/AlGaAs样品在不同角度下测试结果，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6. Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK3.1.3 25 mK和强磁场下的自旋弛豫测量 基于量子点的自旋量子位是未来量子计算机的一个有希望的核心元件。2018年，一项国际合作（(Basel, Saitama, Tokyo, Bratislava and Santa Barbara）在理论预测电子自旋弛豫现象15年后，次通过实验成功证明了一种新的电子自旋弛豫机[8]。图7: Measurement setup with sample on an ANRv51 for rotating around the angle ϕ in the plane of the magnetic field. 在25 mK 的稀释制冷机和高达14 T的磁场条件下，半导体纳米结构（GaAs）中的电子自旋寿命在0.6 T左右达到了一分钟以上的新记录。有关此记录的更多信息，请参见[9]。对于该实验设置，使用了attocube的ANRv51，只有它完全符合mK温度和高磁场系统的要求。此外，在GaAs二维电子气体中形成的单电子量子点样品可以与平面内磁场相对于晶体轴作任意角度的旋转。3.1.4 从缓慢的Abrikosov到快速移动的Josephson涡旋的转变 来自瑞士苏黎世ETH的Philip Moll及其研究组使用attocube的ANR31研究了层状超导体SmFeAs（O，F）中磁旋涡的迁移率，发现旋涡迁移率的大增强与旋涡性质本身的转变有关，从Abrikosov转变为Josephson[12]。该实验中如果磁场倾斜出FeAs平面，即使小的未对准（图8: Flux -flow dissipation as a function of the angle between the magnetic field (H = 12 T) and the FeAs layers (= 0°) for several temperatures.图9: Rotator setup showing the ANR31/LT rotator carrying the sample and two Hall sensors.3.1.5 用于量子输运分析的超低热耗散旋转系统 在2010新南威尔士大学（澳大利亚悉尼）的La AYOH ET.A.课题组分析了半导体纳米器件中的量子输运。他们的主要目标是获得一个合适的旋转系统来研究各向异性塞曼自旋分裂。为了充分观察测量这种效应，需要在保持温度低于100mK的情况下，在磁场（高达10T）方向旋转样品。该样品安装在陶瓷LCC20器件封装中的AlGaAs/Ga/As异质结构。两条铜线连接到载体上。使用带RES传感器的ANRv51进行位置读出，该小组设计了一个具有两个可选安装方向的样品架（见图10）：一个具有芯片载体的平面内旋转，另一个具有芯片载体的平面外旋转（见图）。ANRv51非常适合此应用：先其由非磁性材料制成，完全兼容mK，并具有一个小孔，可将20根铜线送至转子背面。在他们的论文中，研究小组仔细描述了不同驱动电压和频率下，旋转器的散热作为转速的函数[13]。在缓慢的旋转速度下，散热可以保持在低限度，即使连续旋转，仍然能让系统温度低于100 mK。当关闭旋转器时回到25 mK基准温度的时间仅仅为20 min。此外，由于滑移原理，旋转台可在到达终目标位置时接地，从而确保位置稳定性和零散热。图10: Rotation system assembly for rotating the sample in two separate configurations with respect to the applied magnetic field B.3.2. atto3DR 应用案例3.2.1 范德华异质结器件在低温40mK中旋转 理解高温超导物理机制是凝聚态物理学的核心问题。范德华异质结构为量子现象的模型系统提供了新的材料。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《Nature》杂志上。在温度低于1K的时候，该异质结的超导的特特性开始出现，电阻出现一个明显的降低，出现一个I-V电学曲线的平台[14]。图11: 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。3.2.2 30mk下的扭曲双层石墨烯的轨道铁磁性 范德华异质结构，特别是魔角双层石墨烯（tBLG），是当今固态物理研究的热点之一。尽管之前对tBLG的测量已经表明，铁磁性是从大滞后反常霍尔效应中推断出来的，随后又指向了Chern缘体，但A.L.Sharpe及其同事通过输运测量实验表明，tBLG中的铁磁性是高度各向异性的，这表明它是纯轨道起源的——这是以前从未观察到的[15]。 为了进行测量，该小组将封装在氮化硼薄片中的tBLG样品安装在attocube atto3DR双旋转器上，通过巧妙设计，使其在电子温度低于30 mK的条件下正常工作，在高达14 T的磁场中，使用霍尔电阻对倾斜角度进行专门的现场校准，以便在实验过程中控制准确的面内和面外方向。图12: Angular dependence of hysteresis loops in twisted bilayer graphene, measured with atto3DR at 磁性输运测量通常涉及可变温度和强磁场。能够旋转样品是提取有用信息的关键先决条件，如三维费米表面、电荷载流子的有效质量和密度，亦或块体材料、薄膜或介观结构的各向异性相关的许多其他参数。使用基于压电陶瓷的旋转器有助于获得比矢量磁场更高的矢量场，而且能够大大降低成本。因此，attocube ANR及其成套解决方案——atto3DR——对于每一位在具有磁场依赖和低温下进行电气和磁性输运测量的研究人员来说，都是佳和的解决方案。5. 参考文献[1]L.W. Shubnikov, W.J. de Haas, Proc. Netherlands Roy. Acad. Sci. 33, 130 (1930)[2]Fermi Schematics, Sabrina Teuber, attocube systems AG[3]http://www.phys.ufl.edu/fermisurface/[4]attocube systems AG[5]L.C. Camenzind et al., Phys. Rev. Lett. 127, 057701 (2021)[6]U. Zeitler et al., attocube Application Note CI04 (2014)[7]P. Wanget al., Rev. Sci. Instrum. 90, 023905 (2019)[8]L.C. Camenzind et al. Nat Commun 9, 3454 (2018)[9]https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/New-mechanism-of-electron-spin-relaxation-observed.html[10]Y. Pan et al., Sci. Rep. 6, 28632 (2016)[11]A.M. Nikitin et al., Phys. Rev. B 95, 115151 (2017)[12]P.J.W. Moll et al., Nature Mater. 12, 134 (2013)[13]L. A. Yeoh et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 113905 (2010)[14]G. Chen et al., Nature 572, 215 (2019)[15]A.L. Sharpe et al., Nano Lett 2021, 21, 10, 4299 – 4304 (2021)

p 　　近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院量子信息技术中心团队在以GeSe为代表的IV sup A /sup VI sup B /sup 大面积单原子层材料制备和能带结构确定，及其器件测试分析研究中取得最新进展。 /p p 　　目前已有近百种二维材料被人们发现，包括第四主族单质、第三和第五主族构成的二元化合物、金属硫族化合物、复合氧化物等。这些发现不仅打破了长久以来二维晶体无法在自然界中稳定存在的说法，其自身的特性更是呈现出许多新奇的物理现象和电子性质，如半整数、分数和分形量子霍尔效应、高迁移率、能带结构转变等。IV sup A /sup VI sup B /sup 单晶二维材料MX（M=Ge,Sn；X=S,Se）因极高稳定性、环境友好性、丰富蕴藏量，以及从材料结构到性能上与黑磷烯的相似性而受到广泛关注。基于第一性原理方法对MX的能带结构的计算、对其从间接带隙到直接带隙的临界层厚，以及基于其C sub 2v /sub 对称结构的压电性能理论预测的研究已多有报道。但受其脆性影响，该类型材料难以直接采用物理撕裂法制备得到单原子层材料。采用化学合成方法，也难以获得较大面积的单原子层（大于1微米）。因此，对IV sup A /sup VI sup B /sup 单晶二维材料的研究迄今仍停留在理论预测阶段。 /p p 　　在MX中，GeSe理论上被认为是唯一具有直接带隙的材料，且该材料的光谱范围预测几乎覆盖了整个太阳光光谱，这使它在量子光学、光电探测、光伏、电学等领域有巨大的应用潜力。据此，重庆研究院量子信息技术中心团队研究发现，利用单晶硅表面二氧化硅的隔热效果和激光减薄方法，可以在一定激光功率密度下不断地减薄GeSe的层厚，直至单原子层。其减薄机理是激光在GeSe表层产生高热，由于GeSe材料本身的层状特性，难以将热量及时传导出去，导致层厚被不断减薄。当GeSe的层厚被减薄至单原子层时，整个SiO sub 2 /sub /Si可以被看作热沉而无法继续减薄。利用此方法，该团队首次实验制备出了100微米以上的GeSe单原子层材料，基于荧光谱、拉曼谱等方法对GeSe单原子层的原子和能带结构进行研究，并基于第一性原理方法理论印证了实验结果的可靠性。实验和理论计算表明，GeSe单原子层的荧光谱非常宽，从可见光波段到近红外波段发现了8个荧光峰，从间接带隙到直接带隙的转变发生在第三层。此外，该团队分别实验制备出了基于GeSe体材料和二维材料的晶体管，其I-V和光反应性能表明，二维材料的光敏度是相应体材料的3.3倍，同时二维材料器件的光反应度也远优于相应体材料器件。 /p p 　　相关研究成果发表在 em Advanced Functional Materials /em 上。该研究得到了重庆市基础前沿重大项目、中科院“西部之光”西部青年学者A类项目、国家自然科学基金面上项目的资助。?? /p p br/ /p