、單層激子緣體的證據(jù)（Nature Physics）

眾·所周知拓?fù)湫院完P(guān)聯(lián)性之間的相互作用可以產(chǎn)生各種各樣的量子相，其中許多原理仍有待探索。近的進(jìn)展表明，單分子層WTe₂在不同量子相之間具有高度的可調(diào)性，這點(diǎn)表明WTe₂是種很有前途的材料。這種二維晶體的基態(tài)可以通過靜電調(diào)諧從量子自旋霍爾緣態(tài)轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)態(tài)。然而，關(guān)于量子自旋霍爾緣態(tài)的帶隙打開機(jī)制仍不明確。

近日，美國普林斯頓大學(xué)Ali Yazdani和 Sanfeng Wu（共同通訊作者）等報(bào)道了量子自旋霍爾緣體也是激子緣體的證據(jù)，它是由電子空穴束縛態(tài)(即激子)的自發(fā)形成引起的。文章于2021年12月發(fā)表于Nature Physics。

原文圖2，單層WTe₂中電荷中性的緣狀態(tài)相關(guān)測(cè)量

文章中作者通過巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合電輸運(yùn)測(cè)量和隧穿譜測(cè)量，揭示了在樣品電荷中性點(diǎn)存在種本征緣狀態(tài)，并證實(shí)了這種電荷中性緣態(tài)的相關(guān)性質(zhì)。作者提供的證據(jù)證明樣品不是能帶緣體或局域緣體，并支持了在激子緣體相的存在。這些觀測(cè)結(jié)果為理解具有非平凡拓?fù)涞南嚓P(guān)緣體奠定了基礎(chǔ)，并確定了單層WTe₂是基態(tài)激子量子相材料，為以后的應(yīng)用提供了廣闊的前景。

原文圖4，隧穿光譜揭示的關(guān)聯(lián)征和金屬-緣體躍遷

在本工作中作者使用Quantum Design生產(chǎn)的*無液氦綜合物性測(cè)量系統(tǒng)PPMS DynaCool 和超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場(chǎng)低溫光學(xué)研究平臺(tái)-OptiCool進(jìn)行了電運(yùn)輸和vdW隧穿的相關(guān)測(cè)量。OptiCool在2018年面世以來作為新型的強(qiáng)磁場(chǎng)低溫光學(xué)研究平臺(tái)受到了很多好評(píng)，并獲得了當(dāng)年的R&D100大獎(jiǎng)。OptiCool的多種電學(xué)通道非常方便用戶進(jìn)行電學(xué)測(cè)量和柵壓調(diào)控實(shí)驗(yàn)。

OptiCool樣品臺(tái)直流通道（左）與腔體直流接口（右）

OptiCool樣品臺(tái)交流通道（左）與腔體交流接口（右）

二、扭曲二維材料磁性體系中的磁疇和莫爾磁性的直接可視化（Science）

扭曲非磁性二維材料形成的莫爾超晶格是研究奇異相關(guān)態(tài)和拓?fù)鋺B(tài)的高度可調(diào)控系統(tǒng)。近些年來在旋轉(zhuǎn)石墨烯等多種二維材料中都觀察到了很多奇異的性質(zhì)。在該工作中，來自華盛頓大學(xué)的徐曉棟教授課題組報(bào)道了在小角度扭曲的二維CrI₃中出現(xiàn)的磁性紋理。

原文圖1，層堆疊依賴的磁性和扭曲雙層CrI₃的磁光測(cè)量

作者用基于NV色心的量子磁強(qiáng)計(jì)直接可視化測(cè)量了納米尺度的磁疇和周期圖案，這是莫爾磁性的典型征。該篇文章中用MOKE和RMCD對(duì)樣品的磁性進(jìn)行了精細(xì)的測(cè)量。研究表明，在扭曲的雙分子層CrI₃中反鐵磁(AFM)和鐵磁(FM)域共存，具有類似無序的空間模式。在扭曲三層CrI₃中具有周期性圖案的AFM和FM疇，這與計(jì)算得到的CrI₃ 莫爾超晶格中層間交換相互作用產(chǎn)生的空間磁結(jié)構(gòu)相致。該工作的研究結(jié)果表明莫爾磁性超晶格可以作為探索納米磁性的·佳研究平臺(tái)。

原文圖3，雙三層扭曲CrI₃的磁光和NV磁強(qiáng)計(jì)掃描測(cè)量圖

該研究工作中對(duì)扭曲CrI3的MOKE和RMCD測(cè)量中使用了基于OptiCool系統(tǒng)的低溫磁光測(cè)量系統(tǒng)。OptiCool具有多個(gè)窗口，超低震動(dòng)，1.7K-350K超大控溫區(qū)間等諸多點(diǎn)可以滿足各種高精度的低溫強(qiáng)磁場(chǎng)光學(xué)測(cè)量。為了進(jìn)步滿足用戶的大數(shù)值孔徑測(cè)量需求，OptiCool·后開發(fā)出了近工作距離窗口和集成物鏡方案，可以滿足各種用戶的需求。

OptiCool近工作距離窗口（左）與外部物鏡（右）安裝示意圖

內(nèi)部集成室溫物鏡（左）與集成低溫物鏡（右）定制化方案示意圖

三、OptiCool設(shè)備簡(jiǎn)介

OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場(chǎng)低溫光學(xué)研究平臺(tái)，創(chuàng)新*的設(shè)計(jì)方案確保樣品可以處于光路的關(guān)鍵位置。系統(tǒng)擁有3.8英寸超大樣品腔、雙錐型劈裂磁體，可在超大空間為您提供高達(dá)±7T的磁場(chǎng)。多達(dá)7個(gè)側(cè)面窗口、1個(gè)頂部超大窗口方便光線由各個(gè)方向引入樣品腔，高度集成式的設(shè)計(jì)讓您的樣品在擁有低溫磁場(chǎng)的同時(shí)擺脫大型低溫系統(tǒng)的各種束縛。

OptiCool是全干式系統(tǒng)，啟動(dòng)和運(yùn)行只需少量氦氣。全自動(dòng)軟件控制實(shí)現(xiàn)鍵變溫、鍵變場(chǎng)、頂部窗口90°光路張角讓測(cè)量更便捷；·控溫技術(shù)讓控溫更智能；新型磁體完·美結(jié)合了超大均勻區(qū)與超大數(shù)值孔徑。OptiCool讓低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)無限可能。

OptiCool技術(shù)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；可升底部窗口

? 超大磁場(chǎng)：±7T

? 超低震動(dòng)：<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(chǎng)均勻區(qū)、大數(shù)值孔徑的要求。

? 近工作距離：可選3 mm工作距離窗口或集成鏡頭方案

【參考文獻(xiàn)】

1、Jia et al., Nat. Phys (2021)  https://doi.org/10.1038/s41567-021-01422-w

2、Song et al., Science 374, 1140–1144 (2021) 26 November 2021

相關(guān)產(chǎn)品：

1、超精準(zhǔn)全開放強(qiáng)磁場(chǎng)低溫光學(xué)研究平臺(tái)-OptiCool

https://www.chem17.com/product/detail/29046486.html