——量子化輸運(yùn)手性界面通道的建立

在兩個(gè)具有不同陳數(shù)的量子反常霍爾（QAH）絕緣體的邊界處可以產(chǎn)生一維手性界面通道，這樣的QAH異質(zhì)結(jié)可以在零磁場下用作手性邊緣電流分配器，這些通道可以對邊界電流無耗散傳輸，但是要真正實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。鑒于此，來自賓夕法尼亞州立大學(xué)物理系的常翠祖研究組與來自華盛頓大學(xué)的徐曉棟研究組通過采用原位機(jī)械掩模，使用分子束外延技術(shù)合成了QAH絕緣體一維異質(zhì)結(jié)，并觀察到在零磁場下磁疇壁處出現(xiàn)了量子化輸運(yùn)性質(zhì)，證實(shí)了在零磁場下沿著磁疇壁出現(xiàn)兩個(gè)平行傳播的手性界面通道。對于陳數(shù)為1和2的異質(zhì)結(jié)，通過定量化輸運(yùn)性質(zhì)的測量表明，在界面處出現(xiàn)了單個(gè)手性界面通道。研究結(jié)果以“Creation of chiral interface channels for quantized transport in magnetic topological insulator multilayer heterostructures"為題發(fā)表在Nature Communication上。該工作為實(shí)現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的電子傳輸和信息處理提供了新思路，為基于QAH絕緣體的電子和自旋電子器件以及拓?fù)涫中跃W(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

不同陳數(shù)異質(zhì)結(jié)示意圖，以及RMCD和電學(xué)輸運(yùn)測量結(jié)果

該項(xiàng)工作中在2.5開爾文的低溫環(huán)境下對樣品進(jìn)行了高質(zhì)量的微區(qū)RMCD測量，該測量是在超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場低溫光學(xué)研究平臺-OptiCool中實(shí)現(xiàn)的。OptiCool是Quantum Design公司為高質(zhì)量的低溫光學(xué)測量研發(fā)的超穩(wěn)定強(qiáng)磁場低溫系統(tǒng)。系統(tǒng)采用全干式設(shè)計(jì)，無需液氦，全自動軟件控制可實(shí)現(xiàn)一鍵變溫、一鍵變場，具有大磁場均勻區(qū)、超低振動、大數(shù)值孔徑、溫度穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為高精度低溫光學(xué)測量的重要設(shè)備。目前全球已有數(shù)十套OptiCool系統(tǒng)工作在國內(nèi)外的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室中，并幫助用戶取得了高質(zhì)量的科研成果。

低溫光學(xué)相關(guān)產(chǎn)品介紹

超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場低溫光學(xué)研究平臺-OptiCool

OptiCool是Quantum Design于2018年2月推出的超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場低溫光學(xué)研究平臺。該平臺擁有3.8英寸超大樣品腔、8個(gè)光學(xué)窗口（7個(gè)側(cè)面窗口、1個(gè)頂部超大窗口）以及高達(dá)±7T的磁場。高度集成式的設(shè)計(jì)讓樣品在擁有低溫磁場的同時(shí)擺脫大型低溫系統(tǒng)的各種束縛。為滿足不同條件下的低溫強(qiáng)磁場研究，近期OptiCool又增加了諸多新選件，進(jìn)一步豐富了OptiCool的功能，可以方便的應(yīng)用于高壓光譜和各種波長的光譜研究。

超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場低溫光學(xué)研究平臺-OptiCool

OptiCool技術(shù)特點(diǎn)：

?  全干式系統(tǒng)：無液氦系統(tǒng)，脈管制冷機(jī)。

?  8個(gè)光學(xué)窗口：7個(gè)側(cè)面窗口，1個(gè)頂部窗口

?  超大磁場：±7T

?  超低震動：<10 nm  峰-峰值

?  超大空間：Φ89 mm×84 mm

?  精準(zhǔn)控溫：1.7K~350K全溫區(qū)精準(zhǔn)控溫

?  新型磁體：同時(shí)滿足超大磁場均勻區(qū)、大數(shù)值孔徑的要求

?  近工作距離選件：可選3 mm工作距離窗口，增透膜可選^New

?  ZnSe窗口可用于中紅外研究^New

?  氣路選件：系統(tǒng)可以集成氣路，便于使用氣膜高壓腔進(jìn)行高壓光學(xué)測量^New

?  集成物鏡：集成真空物鏡、低溫物鏡、用戶自定義物鏡^New

?  控制柜電隔離：為確保微弱信號樣品的電學(xué)測量，避免信號微擾的可能性^New

?  樣品移動：可集成低溫位移器^New

?  光纖選件：系統(tǒng)可集成光纖通道^New

?  底部窗口選件：可實(shí)現(xiàn)樣品腔底部窗口，方面進(jìn)行縱向的透射光學(xué)實(shí)驗(yàn)^New

超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)系統(tǒng)

Montana Instruments推出的新一代超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)系統(tǒng)——CryoAdvance，是基于新的模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)的新一代標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。該系統(tǒng)采用特殊減振技術(shù)和溫度穩(wěn)定技術(shù)，在不犧牲任何便捷性的同時(shí)，為實(shí)驗(yàn)提供超高溫度穩(wěn)定性和超低振動環(huán)境。CryoAdvance系列產(chǎn)品具有多種型號、配置、選件與配件可選，能夠滿足每個(gè)研究人員的需求。

Montana超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)系統(tǒng)

CryoAdvance技術(shù)特點(diǎn)：

? 自動控制：智能觸摸屏系統(tǒng)，“一鍵式操作"，實(shí)時(shí)顯示溫度、穩(wěn)定性、真空度等多種指標(biāo)。

? 模塊化設(shè)計(jì)：多種配置可選，快速滿足各種實(shí)驗(yàn)需求，后續(xù)升級簡單。

? 多通道設(shè)計(jì)：基本配置已包含光學(xué)窗口+直流電學(xué)+高頻電學(xué)通道。

? 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：新設(shè)計(jì)在變溫和振動穩(wěn)定性上進(jìn)一步優(yōu)化。

? 至低溫度：3.2K

? 震動穩(wěn)定性：<5 nm（峰-峰值）

? 降溫時(shí)間： 300K-4.2K~2小時(shí)

? 樣品腔空間：Φ53 mm ×100 mm

? 光學(xué)窗口：5個(gè)光學(xué)窗口，可選光纖引入

mk級低溫光學(xué)系統(tǒng)-S Type Optical

德國kiutra公司生產(chǎn)的絕熱去磁低溫設(shè)備以全干式閉環(huán)制冷機(jī)為基礎(chǔ)，通過絕熱去磁制冷技術(shù)輕松獲得低于1K的極低溫。kiutra絕熱去磁低溫設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)100 mK的單程冷卻和300 mK的不間斷持續(xù)制冷。mK級低溫光學(xué)系統(tǒng)是為光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的緊湊型絕熱去磁制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)在有限的體積下實(shí)現(xiàn)了<1K溫度、自動控制、光學(xué)引入三方面的組合，適用于需要簡單快速對樣品進(jìn)行操作的各種低溫實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。

S-type 光學(xué)型超穩(wěn)定極低溫系統(tǒng)

S Type Optical技術(shù)特點(diǎn)：

? 連續(xù)模式下的溫度范圍：300mK-300K

? 超低振動：＜100nm（峰峰值）

? 全干式制冷，無需液氦，無需He3氣體

? 磁場選件：樣品區(qū)域磁場3T

? 光學(xué)孔徑：＞20 mm

【參考文獻(xiàn)】

[1]. Zhao, YF., Zhang. et al. Creation of chiral interface channels for quantized transport in magnetic topological insulator multilayer heterostructures. Nat Commun 14, 770 (2023).

相關(guān)產(chǎn)品：

OptiCool 超精zhun全開放強(qiáng)磁場低溫光學(xué)研究平臺

超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫器XP系列

S-Type、L-Type-德國Kiutra mK級多功能超穩(wěn)定極低溫系統(tǒng)