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拓扑绝缘体,顾名思义是绝缘的,有趣的是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态,这是拓扑绝缘体的独特性质。近期,理论预测存在的拓扑绝缘体在实验上被证实存在于二维与三维材料中,引起了科研界的大量关注。通常二维电子气体系中存在着量子霍尔效应,实验中观测到了手性边界态存在于材料的边界。在三维体材料的拓扑绝缘体中实验上可观测到反常量子霍尔效应。 K. Yasuda, Y. Tokura等人利用德国attocube公司的低温强磁场磁力显微镜attoMFM在0.5K温度与0.015T磁场环境下,证实了拓扑绝缘体磁畴壁的手性边界态的可调控性能,不同于之前实验上观测到的拓扑绝缘体中自然形成随机分布的磁畴中的手性边界态。Y. Tokura等人基于Cr-掺杂 (Bi1-ySby)2Te3制备了拓扑绝缘体薄膜,基底是InP(如图1C)。图1D为在0.5K极低温下使用MFM测量的材料中的磁畴分布,可以清晰看到自然形成的随机分布的大小与形貌不一的磁畴。通过使用MFM磁性探针的针尖在0.015T的磁场环境下扫描样品区域成功实现了对材料磁畴的调控。图1F为调控后样品的磁畴情况,被探针扫描过的区域,磁畴方向保持一致。[align=center][img=,500,273]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807311331396935_7457_981_3.jpg!w690x378.jpg[/img][/align][align=center]图1: A&B 拓扑绝缘体磁畴调控示意图;C 拓扑绝缘体材料结构;D attoMFM实验观测自然形成多个磁畴; E&F MFM探针调控磁畴[/align][align=center][/align][align=center] 该拓扑绝缘体磁畴反转的性能随磁场大小变化的结果也被仔细研究。通过缓慢改变磁场,不同磁场下拓扑绝缘体样品的磁畴方向可清楚地被证实发生了反转(见图2)。通过观察,随机分布气泡状磁畴(0.06T磁场附近)一般的大小在200纳米左右。[/align][align=center][/align][align=center][img=,500,206]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807311339098931_5066_981_3.jpg!w690x285.jpg[/img][/align][align=center]图2: A 霍尔器件电测量结果;B attoMFM观测不同磁场下拓扑绝缘体的磁畴情况[/align][align=center][/align][align=center] 不仅通过attoMFM直观观测分析磁畴手性边界态调控,电学输运结果也证实手性边界态的调控。图3为在温度0.5K的时候,拓扑绝缘体电学器件以及相应的电学测量数据。数据表明,霍尔电阻可被调控为是正负h/e2的数值,证实了不同磁畴的手性边界态的调控被实现。作者预见,该实验结果对于低消耗功率自旋电子器件的研究提供了一种可能的途径。[/align][align=center][/align][align=center][img=,500,565]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807311333567372_456_981_3.jpg!w690x780.jpg[/img][/align][align=center]图3:拓扑绝缘体制备器件反常量子霍尔效应结果证实磁畴手性边界态调控[/align][align=center][/align][align=center][img=,500,303]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807311334450730_967_981_3.jpg!w690x419.jpg[/img][/align][align=center]图4:拓扑绝缘体磁畴手性边界态调控相关设备—低温强磁场原子力磁力显微镜[/align][align=center][/align][align=center][/align]低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM/MFM主要技术特点:-温度范围:mK...300 K-磁场范围:0...12T (取决于磁体)-样品定位范围:5×5×5 mm3-扫描范围: 50×50 μ㎡@300 K, 30×30μ㎡@4 K-商业化探针-可升级PFM, ct-AFM, SHPM, CFM等功能参考文献:“Quantized chiral edge conduction on domain walls of a magnetic topological insulator” K. Yasuda, Y. Tokura et al, Science 358, 1311-1314 (2017)
超低温实验室探针台不适用液氮罐能用吗?解决方案揭秘在超低温实验室中,液氮罐被广泛应用于维持低温环境,以确保实验的准确性和稳定性。然而,一些超低温实验室探针台由于空间限制或其他原因可能无法使用液氮罐。这种情况下,是否存在其他替代方案来维持超低温条件呢?本文将为您揭示超低温实验室探针台不适用液氮罐时的解决方案。[b]挑战:无法使用传统[url=http://www.yedanguan365.com/]液氮罐[/url][/b]超低温实验要求超低温实验通常需要在接近绝对零度的温度下进行,以研究材料的特殊性质。探针台作为实验平台之一,在如此低的温度下需要保持极高的稳定性和精确度。传统的液氮罐可以提供所需的超低温环境,但是由于探针台尺寸较小或者其他空间限制,使用液氮罐可能并不可行。[b]安全和便利性考量[/b]另外,液氮的存储和操作也带来了一些安全和便利性方面的考量。液氮具有极低的沸点和对人体组织的潜在危险,需要专门的设备和操作人员进行管理,这增加了实验室管理的复杂性和成本。[img=液氮罐,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/12/202312180934451229_7868_3312634_3.jpg!w690x517.jpg[/img][img=液氮罐,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/12/202312180934451229_7868_3312634_3.jpg!w690x517.jpg[/img]解决方案:新型超低温技术的应用[b]利用制冷技术[/b]针对无法使用液氮罐的情况,新型的超低温技术成为了解决方案之一。利用制冷技术,比如制冷剂循环系统或Peltier效应等,可以在较小的空间内提供所需的超低温环境。[b]纳米材料的应用[/b]另一个解决方案是利用纳米材料的特性来实现超低温环境。一些纳米材料在室温下就能够显示出类似于超导体的特性,可以在极低温度下保持其特殊性质。通过设计和应用这些纳米材料,可以在不使用液氮的情况下实现超低温实验的要求。[url=http://www.mvecryoge.com/]液氮容器[/url][b]热交换技术[/b]此外,热交换技术也可以被应用于超低温实验中。通过合理设计的热交换系统,可以将周围环境的热量排除并保持探针台的超低温状态。这种技术可以在不需要大型液氮罐的情况下,提供足够的制冷效果。[url=http://www.mvecryoge.com/]金凤液氮罐[/url]总的来说,即使探针台无法使用传统的[url=http://www.yedanguan1688.com/]液氮罐[/url],在超低温实验领域仍然有多种替代方案可供选择。新型超低温技术的应用,纳米材料的特性以及热交换技术的应用为解决这一挑战提供了多种可能性。随着科学技术的不断发展,相信会有更多创新的解决方案出现,为超低温实验提供更多可能性。
提供实验室整体解决方案......BRUKER探针 -AFM探针原子力显微镜AFM探针: 探针的工作模式:主要分为 扫描(接触)模式和轻敲模式探针的结构:悬臂梁+针尖探针针尖曲率半径Tip Radius:一般为10nm到几十nm。制作工艺:半导体工艺制作常见的探针类型:(1)、导电探针(电学):金刚石镀层针尖,性能比较稳定(2)、压痕探针:金刚石探针针尖(分为套装和非套装的)(3)、氮化硅探针:接触式 (分为普通的和锐化的)(4)、磁性探针:应用于MFM,通过在普通tapping和contact模式的探针上镀Co、Fe[/siz