变温霍尔效应测试仪

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

【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

【研究背景】非相互作用电荷传输是一种重要的物理现象，因其在探索量子对称性及在量子计算、通信等领域的潜在应用而受到广泛关注。与传统的电流-电压（I–V）关系线性行为不同，非相互作用传输在纵向方向上的表现为电阻与电流方向相关，导致电阻中存在微小的非相互作用成分。然而，纵向非相互作用传输的电阻通常仅占欧姆电阻的一小部分，使得在直流传输测量中观察这种现象相对困难。因此，许多非相互作用现象的研究主要集中在交流传输测量上。近年来，针对非中心对称极性材料的研究，美国 宾夕法尼亚州立大学Lujin Min，Zhiqiang Mao等团队科学家们提出了一种新型的横向非相互作用电流现象——非相互作用霍尔效应（NRHE）。该效应的出现是由于在施加电流的情况下，极性材料中的几何不对称散射引起的，这与现有的低温现象不同。本研究小组通过聚焦离子束沉积的铂（Pt）在硅基底上制备了微米尺度的霍尔器件，成功观察到了这种横向非相互作用霍尔效应。在实验中，团队设计和制备的聚焦离子束沉积铂微米霍尔器件展示了显著的二次电流-电压特性以及发散的非相互作用性。具体来说，该现象源于聚焦离子束沉积结构内纹理铂纳米颗粒的几何不对称散射。此外，研究表明，这种在聚焦离子束沉积铂电极中产生的非相互作用霍尔效应能够通过霍尔电流注入传播至相邻的导体（如金（Au）和铌磷（NbP）），进一步推动了宽带频率混合及无线微波检测的应用。【表征解读】本文通过多种先进的表征手段揭示了FIBD-Pt器件的非线性霍尔效应（NRHE）及其在宽频段电子频率混合中的应用。首先，通过X射线衍射（XRD）和能量色散X射线光谱（EDX），确认了所合成的NbP单晶具有预期的晶体结构和成分。这些表征手段为后续的NRHE特性研究奠定了基础。在NbP晶体的表面，通过扫描电子显微镜（SEM）和焦点离子束（FIB）技术，成功制造了纳米尺度的电极与微结构，进一步揭示了FIBD-Pt器件的电学性能及其非线性效应。针对NRHE现象，本文采用了低温电子输运测量技术，通过量子设计物理性能测试系统（PPMS）对FIBD-Pt器件进行了电学运输特性测量。通过霍尔电压的响应，确定了FIBD-Pt在室温下展现出强烈的非线性霍尔效应。进一步的研究表明，该现象的产生源于与外加电场相关的非线性相互作用，这为电子频率混合的实现提供了理论支持。通过锁相放大器（SR860）与高精度电流源（Keithley 6221/6220），本文还对该现象的频率混合特性进行了定量研究，证明了FIBD-Pt在125Hz与37Hz频率信号的作用下，能有效生成多达21个不同的频率峰值，涵盖了从基频到多次谐波生成的频率范围。此外，结合微波频率测量，本文还进一步验证了FIBD-Pt器件的无线检测功能。使用Keysight MXG矢量信号发生器与Agilent CXA信号分析仪，本文对FIBD-Pt器件的无线检测能力进行了实验，发现该器件能够灵敏地响应微波频率信号，这为其在无线通讯与传感器技术中的应用提供了可能。通过这些微观表征手段，本文不仅揭示了FIBD-Pt器件在非线性霍尔效应下的宽频段频率混合特性，还发现了其在高频无线检测中的潜力。总之，经过一系列表征手段的深入分析，本文揭示了FIBD-Pt器件在非线性霍尔效应和频率混合中的重要物理机制，为新型电子功能材料的制备提供了宝贵的理论依据与实践指导。通过这些研究，推动了高性能传感器和无线通信设备的发展，尤其是在低功耗、宽频段的电子器件领域中的应用潜力，具有广泛的科学意义与技术前景。【图文速递】图1: 聚焦离子束沉积focused-ion-beam-deposited，FIBD-铂Pt中的非互易霍尔效应non-reciprocal Hall effect，NRHE。图2: 非互易霍尔效应NRHE转移到NbP。图3: 从铂Pt转移的NbP中的较大非线性反常霍尔效应。图4: 聚焦离子束FIB-铂Pt中，非互易霍尔效应NRHE的可能机制，以及通过聚焦离子束FIB扫描方向操纵非互易性霍尔电压的极性。图5: 通过非互易霍尔效应NRHE的宽带混频。【科学启迪】FIBD-Pt材料展示了优异的室温非线性霍尔响应特性，这不仅符合实际应用的要求，还拓展了其在频率混合等新型功能方面的应用。通过将两种不同频率的交流电压施加到NRHE器件上，研究人员观察到了宽频段的电子频率混合效应，包括二次谐波生成、和频生成、差频生成及多波混合组件。这一现象的出现验证了NRHE在无线电频率探测和信号处理中的潜力。此外，研究还表明，通过对材料的优化和合理设计，NRHE能够扩展至吉赫兹范围，显示了其在高频应用中的巨大前景。该研究不仅为电子器件的设计提供了新的思路，也为无线传感器、信号处理及其他高频技术的实现开辟了新的方向。这些发现对未来的科技创新具有重要的推动作用。原文详情：Min, L., Zhang, Y., Xie, Z. et al. Colossal room-temperature non-reciprocal Hall effect. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02015-7