低溫強(qiáng)磁場(chǎng)磁力顯微鏡與共聚焦顯微鏡在微結(jié)構(gòu)缺陷研究中的科研成果

    凝聚態(tài)物理研究中常會(huì)遇到微結(jié)構(gòu)與納米尺寸的結(jié)構(gòu)。為了研究缺陷與控制缺陷，不僅需要精密測(cè)量?jī)x器，同時(shí)要求大量精力的投入。德國(guó)attocube公司為最前沿的研究提供了可行性良好的技術(shù)，公司產(chǎn)品既包含成套的測(cè)量系統(tǒng)也有精密的組件。下面，您可以發(fā)現(xiàn)三個(gè)令人興奮的應(yīng)用案例，案例展示了結(jié)合精密儀器與辛勤奮斗帶來(lái)的高質(zhì)量的研究成果。

磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的磁疇結(jié)構(gòu)變化研究

    最近，挪威科技大學(xué)Erik Folven的課題組使用了德國(guó)attocube公司的attoAFM I低溫強(qiáng)磁場(chǎng)原子力磁力顯微鏡研究了閉環(huán)低溫恒溫器attoDRY1000內(nèi)的拓?fù)淙毕荩撏負(fù)淙毕菅芯坑兄诓牧系拇女牋顟B(tài)變化的進(jìn)一步理解。
    通過(guò)具有原子級(jí)尺寸與磁化的原子力顯微鏡探針在薄膜表面的掃描可以測(cè)量垂直平面的來(lái)源于樣品本身的雜散磁場(chǎng)，該技術(shù)具有靈敏度極高的特點(diǎn)。因此，磁疇壁與磁場(chǎng)缺陷等自旋結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)都可以被深入研究。在5K極低溫下測(cè)試的MFM（磁力顯微鏡）圖像數(shù)據(jù)（圖1）加深了對(duì)于微米尺寸磁疇狀態(tài)轉(zhuǎn)變的理解，同時(shí)測(cè)試后的樣品依然具有高度穩(wěn)定性。該成果可能為控制與轉(zhuǎn)變微米甚至納米磁體打開(kāi)了一個(gè)新的方向。

圖1：MFM測(cè)試磁疇結(jié)構(gòu)隨磁場(chǎng)變化的結(jié)果

（圖片來(lái)源：Appl. Phys. Lett. 112, 042401 (2018)）

耦合單個(gè)缺陷與納米線

    基于attoDRY1000低溫恒溫器與attoCFM I(低溫強(qiáng)磁場(chǎng)共聚焦顯微鏡)，馬里蘭大學(xué)的EdoWaks成功耦合了單層二硒化鎢（WSe2）中的量子發(fā)射器與銀納米線的表面等離激元。結(jié)果顯示量子發(fā)射器與銀納米線等離激元的平均耦合效率是26% ± 11%。該展示的實(shí)驗(yàn)技術(shù)(圖2)可以組建結(jié)合不同種類等離激元結(jié)構(gòu)與基于各種二維半導(dǎo)體材料中單分子缺陷發(fā)射器的耦合系統(tǒng)。 此測(cè)量系統(tǒng)可用于超快單光子源等應(yīng)用方向，為超緊湊等離激元電路的研究鋪平了道路。

圖2：耦合WSe2中量子發(fā)射器與銀納米線中等離激元

（圖片來(lái)源：Nano Lett., 2017, 17 (11), pp 6564–6568）

ANPz30位移臺(tái)在強(qiáng)磁場(chǎng)掃描探針顯微鏡中的實(shí)踐

來(lái)自于荷蘭拉德堡德大學(xué)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的Benjamin Bryant 與Lisa Rossi與同校的掃描探針顯微鏡課題組的Alex Khajetoorians合作，成功地創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一套用于液氦溫度與超強(qiáng)磁場(chǎng)（38T）的掃描探針顯微鏡。超強(qiáng)磁場(chǎng)使用了水冷降溫的比特磁體：水冷降溫會(huì)引入使掃描探針顯微鏡極難操作的振動(dòng)噪音。
	ANPz30納米位移臺(tái)被用于控制原子力顯微鏡的懸臂初步逼近樣品表面。模塊化設(shè)計(jì)的Attocube公司的位移臺(tái)不僅易于更換，也具有兼容不同懸臂或者樣品托的靈活性。由于位移臺(tái)緊湊與堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，振動(dòng)噪音被大大的降低。噪音是比特磁體極端環(huán)境中掃描探針顯微鏡起到關(guān)鍵性影響因素。

圖3：ANPz30位移臺(tái)，強(qiáng)磁場(chǎng)兼容原子力顯微鏡

（圖片來(lái)源： Review of Scientific Instruments 89, 113706 (2018)）