MontanaInstruments新型超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫器完全擺脫了液氦。完全閉循環(huán)的制冷系統(tǒng)只需要少量的氦氣即可讓系統(tǒng)達(dá)到3.2K的低溫。系統(tǒng)具有超快降溫、超低震動(dòng)和超高的溫度穩(wěn)定性。全自動(dòng)化的控制軟件，簡化了用戶的操作流程。 MontanaInstruments品種齊全的低溫系列產(chǎn)品以及功能性選件讓您的實(shí)驗(yàn)具有無限的擴(kuò)展空間。我們已經(jīng)將傳統(tǒng)的光學(xué)恒溫器發(fā)展成為涵蓋光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、表面科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 - 溫度范圍：3.2K-350K（無負(fù)載時(shí)低可達(dá)2.7K） - 超低震動(dòng)：峰-峰值5nm（RMS<1nm） - 溫度穩(wěn)定性：大波動(dòng)<10mK - 降溫時(shí)間：2小時(shí) |  |
Cryostation系列產(chǎn)品列表 （詳情點(diǎn)擊：https://qd-china.com/zh/pro/detail/3/1912091051098 查看）
| 標(biāo)準(zhǔn)樣品腔 CryostationC2 | 中型樣品腔FusionF2 | 納米工作站 NanoscaleWorkstation |
| 高阻尼系統(tǒng)HILAWorkstation | 低溫顯微鏡Cryo-OpticMicroscope | 多功能平臺(tái)Cryo-OpticX-Plane |
| 低溫磁光系統(tǒng)Magneto-Optic | 高精度低溫微型MOKENano-MOKE | 低溫鐵磁共振 CPW-FMR |
應(yīng)用領(lǐng)域
| 金剛石色心 | 量子計(jì)算 | 量子光學(xué) |
| 腔量子電動(dòng)力學(xué) | 自旋電子學(xué)：磁光kerr效應(yīng) | 單光子發(fā)射器 |
國內(nèi)部分用戶列表（重名為先后購買多臺(tái)，排名不分先后）
北京大學(xué) | 華中科技大學(xué) |
山西大學(xué) | 山西大學(xué) |
都師大 | 清華大學(xué) |
蘇州納米所 | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 中科院理化所 |
中科院半導(dǎo)體所 | 南京大學(xué) |
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
中科院理化所 | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
南京大學(xué) | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
上海理工大學(xué) | 南開大學(xué) |
中山大學(xué) | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
北京大學(xué) | 中科院半導(dǎo)體所 |
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 復(fù)旦大學(xué) |
中科院半導(dǎo)體所 | 武漢大學(xué) |
西南交通大學(xué) | 蘇州科技學(xué)院 |
清華大學(xué) | 中科院半導(dǎo)體所 |
山西大學(xué) | 東南大學(xué) |
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 中國科學(xué)院上海高等研究院 |
南開大學(xué) |
■ 無褶皺超平石墨烯的變溫拉曼測量
南京大學(xué)高力波教授、奚嘯翔教授等多個(gè)課題組合作，采用質(zhì)子輔助的CVD方法生長制備出了無褶皺的超平石墨烯。該方法成功解決了傳統(tǒng)CVD制備石墨烯過程中由于石墨烯與基質(zhì)材料強(qiáng)耦合作用而形成的褶皺，這為石墨烯在二維電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用掃除了一大障礙。文章表明，在質(zhì)子輔助的CVD制備方法中，質(zhì)子能夠滲透石墨烯，對石墨烯和襯底之間的范德瓦爾斯相互作用進(jìn)行去耦合，使褶皺完全消失。該方法還可以對傳統(tǒng)CVD制備過程中產(chǎn)生的褶皺進(jìn)行很大程度的去除。此外，通過新方法制備的超平石墨烯材料，不僅具有優(yōu)異的清潔能力，還在測量中展示了室溫量子霍爾效應(yīng)。研究認(rèn)為，質(zhì)子輔助的CVD方法不僅能制備出高質(zhì)量的石墨烯，并且對制備其他種類的納米材料具有普適性，為制備高質(zhì)量的二維材料提供了一種新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在Nature。
值得一提的是，文章中對樣品進(jìn)行了高質(zhì)量的變溫Raman測量（南京大學(xué)物理學(xué)院奚嘯翔教授通過Montana Instruments公司生產(chǎn)的Cryostation?系列高性能恒溫器與普林斯頓光譜儀聯(lián)合測量完成。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)表明了基于Cryostation系列恒溫器的變溫拉曼具有非常優(yōu)異且穩(wěn)定的性能。），清晰的展示了不同制備與處理?xiàng)l件的石墨烯G峰和2D峰隨溫度變化的峰位移動(dòng)。揭示了石墨烯與襯底之間相互作用的強(qiáng)弱以及石墨烯受到的應(yīng)力大小。
目前由Montana Instruments公司與Princeton Instruments聯(lián)合開發(fā)的超精細(xì)變溫顯微拉曼系統(tǒng)——microReveal RAMAN已經(jīng)正式向銷售。該集成式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變溫拉曼的優(yōu)化測量，省去了自己搭建變溫拉曼的繁瑣過程。該系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)4K-350K（500K可選）大溫區(qū)范圍內(nèi)的拉曼光譜與成像、熒光光譜與成像、吸收光譜、電學(xué)測量和光電輸運(yùn)測量等多種功能。
參考文獻(xiàn)：
[1] Yuan, G., Lin, D., Wang, Y. et al. Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films. Nature 577, 204–208 (2020)
■ 金剛石NV色心研究
金剛石NV色心（Nitrogen-vacancy defect centers） 近年來在科研界被高度關(guān)注。NV色心特且穩(wěn)定的光學(xué)特性使其擁有廣泛的應(yīng)用前景。在量子信息領(lǐng)域，NV色心可以作為單光子源用于量子計(jì)算。NV色心作為具有量子敏感度的傳感設(shè)備，還可應(yīng)用于納米尺度磁場、電場、溫度、壓力的探測。在生物學(xué)領(lǐng)域，NV色心是的生物標(biāo)識(shí)物，具有光學(xué)性能穩(wěn)定，細(xì)胞毒性低的特點(diǎn)。
Montana Instruments開發(fā)的低溫恒溫器專門針對NV色心領(lǐng)域研究需要而進(jìn)行優(yōu)化，掃除了科研人員進(jìn)入NV色心研究領(lǐng)域的障礙。以下是低溫(4K)NV色心研究的實(shí)驗(yàn)方案舉例。
1. 總體NV色心信號(hào)收集實(shí)驗(yàn)
將磁性樣品覆蓋在表面具有較多的NV色心的塊體金剛石襯底上。這個(gè)NV色心表面層通常由離子注入或在金剛石表面合成富氮表面層來實(shí)現(xiàn)。通常采用532nm的激光激發(fā)NV色心到激發(fā)態(tài)，并在630-800nm波長范圍收集熒光信號(hào)。同時(shí)利用微波信號(hào)激發(fā)和探測NV色心的自旋態(tài)（ESR）。熒光信號(hào)由二維的CCD探測陣列收集成像并與樣品相對應(yīng)。與單個(gè)NV色心的研究不同，該實(shí)驗(yàn)方案采用大工作距離獲得大視野范圍的成像，從而實(shí)現(xiàn)大面積信號(hào)的采集。
CCD與顯微鏡成像
2. 單個(gè)NV色心研究：樣品表面的納米金剛石
納米金剛石的單個(gè)NV色心探測可以通過共聚焦顯微技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)裝置包括三維低溫納米位移臺(tái)，Z方向可以調(diào)整樣品到焦平面，XY可以對樣品表面進(jìn)行掃描。Montana Instruments設(shè)計(jì)方案可以采用高數(shù)值孔徑物鏡對4K的樣品中的單個(gè)NV色心進(jìn)行測量。系統(tǒng)的收集效率高、光斑直徑小，輕松聚焦單個(gè)NV色心。采用532nm激光激發(fā)，對630nm-800nm范圍的熒光信號(hào)進(jìn)行采集。采用可調(diào)的微波信號(hào)對NV色心的自旋態(tài)進(jìn)行激發(fā)，通過熒光信號(hào)的峰值位移來確定其自旋態(tài)。為了研究感興趣的區(qū)域，通常將金剛石粉末（20-30nm）均勻的撒在樣品表面，然后使用三維納米位移臺(tái)來掃描樣品并且對特定NV色心進(jìn)行測量。并且可以通過單個(gè)NV色心實(shí)現(xiàn)在較大溫度范圍內(nèi)對樣品的性質(zhì)進(jìn)行觀測。
掃描共聚焦顯微鏡
Tokura課題組成功的運(yùn)用此技術(shù)研究了FeGe樣品中的磁渦旋結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)請參考：
Using NV-Center Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR) as a Probe for Local Magnetic Dynamics in Transition Metals
3. 掃描探針量子探測器(例如，掃描磁力顯微鏡)
我們將一個(gè)NV色心固定在掃描探針顯微鏡的探針末端?？梢酝ㄟ^在針尖上“粘貼”納米金剛石，或采用納米壓印與O2刻蝕技術(shù)將塊體金剛石加工成再用N-14注入來實(shí)現(xiàn)NV色心，現(xiàn)在甚至已經(jīng)有商業(yè)化的針尖。采用共聚焦顯微鏡將激發(fā)光聚焦在掃描探針的NV色心上。樣品可以通過低溫納米位移臺(tái)進(jìn)行掃描。這樣便實(shí)現(xiàn)了對樣品表面的納米精度大范圍成像測量。該技術(shù)理論上可以對多種與NV色心熒光相關(guān)的特性進(jìn)行高精度顯微學(xué)測量。
掃描探針顯微鏡
Jayich課題組 (UCSB)運(yùn)用這一技術(shù)在BaFe2(As0.7P0.3)2 超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度附近（30K）成功觀測到了vortices。這一技術(shù)在研究材料低溫下的新奇性質(zhì)方面前景廣闊。更多細(xì)節(jié)請參考：
Scanned probe imaging of nanoscale magnetism at cryogenic temperatures with a single-spin quantum sensor.
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