无液氦超导磁体低温系统-TeslatronPT
无液氦超导磁体低温系统-TeslatronPT

无液氦超导磁体低温系统-TeslatronPT


TeslatronPT无液氦超导磁体低温系统。结构紧凑,标准配置的最高磁场强度为14 T,可选配矢量旋转磁体。


☛ 电学输运测量研究

强磁场和极低温环境下的霍尔效应和量子霍尔效应测量

☛ 低维物理研究

适用于研究纳米线、纳米管、量子点和工维电子气等低维材料在极低温和强磁场环境中的响应

☛ 自旋电子学研究

在强磁场和极低温环境中进行自旋操控和数据存储研究


主要特点

• 集成的变温插杆可提供的样品温度范围为:1.5 K ~ 300 K

• 结构紧凑,标准配置的最高磁场强度为14 T,可选配矢量旋转磁体

• 配备高度调节和角度旋转选件的多种高性能样品杆

• 选配不同的插件可获得更低的温度:HelioxVT选件可获得< 300 mK的最低温,KelvinoxJT选件可获得< 25 mK的最低温

• 低振动 — 适用于多种敏感测试

• 分立式密封样品腔,可快速简单地更换样品,且无堵塞系统冷却回路的风险

• 低功耗 — 使用单脉冲管制冷机

• 敏感样品周围无气体流动:系统采用静态交换气冷却样品,避免制冷气流引起的脆弱样品或者测量样品杆的振动

• 通过顶部样品杆可实现快速更换样品。可在系统处于低温状态时更换样品,无需复杂的负载锁定机制来重新装载变温插件

• 系统使用内部冷阱来过滤污染物,无需使用液氮



样品测量杆

TeslatronPT系统兼容标准固定样品杆和机械旋转样品杆(Swedish旋转头)。

ESD 保护样品座

使用氮化铝材质的PCB和LCC样品座,具有极高的热导率。

电接触的电镀层不包含镍等磁性材料,从而减小样品区域的剩磁。

可选配如下样品座:

• 配有ESD接口的20针LCC样品座

• 配有ESD接口的16针DIP(双路直插式)样品座

• 配有ESD接口的通用型16路接触点PCB样品座

• 44针LCC样品座—无ESD接口

• PCB样品座安装端,装配有44个非磁性弹簧针脚,用于连接PCB样品座

在将样品装入样品盒的过程中,ESD插座将所有连接到样品上的引线连接到一起,从而确保不会因为静电放电产生流过样品的损耗电压。

测量线缆由13对双绞线、10对镀锡铜(26AWG)和3对镀锡铜(22AWG)构成。每一对引线都有单独的箔屏蔽层,每个屏蔽层都有独立的外部绝缘层及排绕线。

磁体选项8 T, 12 T, 14 T 和 6-1-1 T
变温腔样品空间直径50 mm
温度范围< 1.5 K ~ 300 K
标准样品杆温度稳定性±50 mk
标准样品杆冷却时间从室温到 < 2 K (将标准样品杆装入低温变温腔中),< 2 小时


配件选项


样品杆

样品测量杆有标准固定样品杆和机械旋转样品杆两种类型。这些样品杆是电学输运测量和量子霍尔效应测量的理想选择,适用范围从直流电测量到GHz电磁频率测量。具有可拆卸的样品支架,用于面内和面外的测量,ESD保护和探测屏蔽。

每种样品杆均可用于气氛氛围中或者真空环境中,样品杆的底盘由3根薄壁无磁不锈钢管连接,构成刚性、笔直和低热导率的结构,形成电气隔离空间,以屏蔽系统探测和控制接线对样品测量信号的影响。


干式氦三插件

样品置于真空环境,³He制冷机可获得低于300 mK的温度,并能保持40hrs以上,在350 mK具备50 μW的制冷功率,并能保持6hrs以上。HelioxVT适配50mm孔径的低温交换气环境,无需液氦预冷。


干湿两用稀释制冷插杆

KelvinoxJT是一款小型量油计型稀释制冷机,具有Joule-Thomson冷凝单元。因为KelvinoxJT不需要1 K冷池,这意味着可以在任何4 K环境中运行,无论湿式还是干式的。

具有宽广的温度区间:在VTI中使用时,温度可以控制在25mK至300K,最快可在6小时左右从室温快速降到最低温度。


样品保护

样品保护系统使用端对端的方法来保护敏感样品免受偶然静电放电(ESD)损伤,该系统包括安装在机箱上的样品保护开关单元(SPSU),通过测量级线缆和样品杆,与含有等电位插头附加插座的样品座相连接。

量子反常霍尔效应

☛ 拓扑绝缘体能在其表面表现出无损导电性,这可能实现更高效的电子器件。

☛ 拓扑保护的量子态也可以用于容错量子计算。

☛ 作者研究了由本征磁性拓扑绝缘体锰铋碲(MnBi2Te4)制成的五层单晶中磁场诱导的量子反常霍尔效应(QAHE)。

☛ 作者使用TeslatronPT调节磁场和温度的过程中测量了纵向(Rxx)和横向(Ryx)电阻。

☛ 这是首个展示量子反常霍尔效应的本征磁性拓扑绝缘体。

Deng et al Science 21 Feb 2020: Vol. 367, Issue 6480, pp. 895-900

 

三维量子霍尔效应

☛ 作者报道了首个三维量子霍尔效应(3D QHE)的明确实验证据。

☛ 使用体块ZrTe5晶体实现所需的超低载流子密度和超高迁移率。

☛ 在1.5特斯拉的磁场下,他们测量到无耗散的纵向电阻率和建立的霍尔电阻率平台。

☛ 在更高磁场下,他们发现了金属-绝缘体转变,代表了一种新型的由磁场驱动的量子相变。

☛ 使用带机械旋转杆的TeslatronPT在低至1.5K下进行了测量。使用HelioxVL在低至260mK下进行了测量。

Tang et al Nature volume 569, pages 537–541(2019)

 

使用扫描SQUID显微镜的边缘超导性

☛ 理解边缘超导性对于未来在超导自旋电子学和拓扑量子计算中的潜在应用至关重要。

☛ 作者在TeslatronPT上安装了带有附加振动阻尼的扫描SQUID显微(SSM)探头。

☛ 作者对超导Fe(Se,Te)中的超电流分布和局部超流密度进行成像。

☛ 研究发现体相超导性显著受抑,而边缘仍保持强烈的超导抗磁性。

☛ 超流密度和超电流分布的温度依赖性在边缘和体相之间表现出明显的差异。

Jiang et al Science Bulletin Vol. 66, Issue 5, 15 March 2021, Pages 425-432


图 1 通用测量样品杆(样品在气态环境中)装在冷的变温腔(VTI)中


图 2 变温腔和样品杆温度控制和升温/降温循循环


1. Davydov, Konstantin, et al. "Easy-to-configure zero-dimensional valley-chiral modes in a graphene point junction." Science Advances 10.37 (2024): eadp6296

2. Zhao, Kai, et al. "Soft-matter-induced orderings in a solid-state van der Waals heterostructure." Nature Communication 16.1 (2025): 2359

3. Ao, Lingyi, et al. "Valley-dimensionality locking of superconductivity in cubic phosphides." Science Advances. 9.36 (2023): eadf6758.

4. Shi, Mengzhu, et al. "A new class of bilayer kagome lattice compounds with Dirac nodal lines and pressure-induced superconductivity." Nature Communication 13.1 (2022): 2773. 

5. Chen, Peng, et al. "Tunable chiral magneto-transport through band structure engineering in magnetic topological insulators Mn(Bi₁₋ₓSbₓ)₂Te₄." Sci. Adv. 11.20 (2025): eadt6084.

6. Dong, Baojuan, et al. "Quantized Landau-level crossing checkerboards for cryogenic magnetometry." Nat. Sens. (2026).

7. Zhu, Honghao, et al. "Emergence of flat bands and ferromagnetic fluctuations via orbital-selective electron correlations in Mn-based kagome metal." Nature Communication 15.1 (2024): 5641.

8. Wei, Xinjian, et al. "Three-dimensional hidden phase probed by in-plane magnetotransport in kagome metal CsV₃Sb₅ thin flakes." Nature Communication 15.1 (2024): 49248.

9. Chen, Hao, et al. "Gate-tunable anomalous Hall effect in Bernal tetralayer graphene." Nature Communication 14.1 (2023): 7925

10. Li, Zeya, et al. "An anisotropic van der Waals dielectric for symmetry engineering in functionalized heterointerfaces." Nature Communication 14.1 (2023): 5568.

11. Lu, Xin, et al. "Synergistic correlated states and nontrivial topology in coupled graphene-insulator heterostructures." Nature Communication 14.1 (2023): 5550.

12. Yuan, Guowen, et al. "Stacking transfer of wafer-scale graphene-based van der Waals superlattices." Nature Communication 14.1 (2023): 5457

13. Yang, Kaining, et al. "Unconventional correlated insulator in CrOCl-interfaced Bernal bilayer graphene." Nature Communication 14.1 (2023): 2136.

14. Zhang, Caorong, et al. "Valence-skipping and quasi-two-dimensionality of superconductivity in a van der Waals insulator." Nature Communication 13.1 (2022): 6938

15. Park, Pyeongjae, et al. "Field-tunable toroidal moment and anomalous Hall effect in noncollinear antiferromagnetic Weyl semimetal Co₁/₃TaS₂." npj Quantum Mater. 7.1 (2022): 42.

16. Xu, Xitong, et al. "Topological charge-entropy scaling in kagome Chern magnet TbMn₆Sn₆." Nature Communication 13.1 (2022): 1197.

17. Chen, Zhiwei, et al. "Leveraging bipolar effect to enhance transverse thermoelectricity in semimetal Mg₂Pb for cryogenic heat pumping." Nature Communication 12.1 (2021): 3837. 

18. Leng, Kai, et al. "Electron tunneling at the molecularly thin 2D perovskite and graphene van der Waals interface." Nature Communication 11.1 (2020): 5483.

19. Zhou, Qihua, et al. "Epitaxial nucleation and lateral growth of high-crystalline black phosphorus films on silicon." Nature Communication 11.1 (2020): 1330.

20. Wang, Zhe, et al. "Very large tunneling magnetoresistance in layered magnetic semiconductor CrI₃." Nature Communication 9.1 (2018): 2516.

21. Pinto, N., et al. "Dimensional crossover and incipient quantum size effects in superconducting niobium nanofilms." Scientific Report 8.1 (2018): 4710.

22. Caridad, José M., et al. "Conductance quantization suppression in the quantum Hall regime." Nature Communication 9.1 (2018): 659

23. Fu, Yajun, et al. "Gated tuned superconductivity and phonon softening in monolayer and bilayer MoS₂." npj Quantum Mater. 2.1 (2017): 52.

24. Zhai, Kun, et al. "Giant magnetoelectric effects achieved by tuning spin cone symmetry in Y-type hexaferrites." Nature Communication 8.1 (2017): 519.

25. Wang, Lin, et al. "Tuning magnetotransport in a compensated semimetal at the atomic scale." Nature Communication 6 (2015): 8892

26. Posen, S., et al. "High-Quality-Factor Superconducting Cavities in Tesla-Scale Magnetic Fields for Dark-Matter Searches." Physical Review Applied 20.3 (2023): 034004.

27. Eckstein, Jack T., et al. "Domain wall dynamics in tungsten trioxide: Evidence for polar domain walls." Physical Review. B 110.9 (2024): 094107.

28. Yun, Jonginn, et al. "Magnetic proximity-induced superconducting diode effect and infinite magnetoresistance in a van der Waals heterostructure." Physical Review Research 5.2 (2023): L022064

29. Adachi, K., et al. "Elastic and anelastic behavior associated with magnetic ordering in the skyrmion host Cu₂OSeO₃." Physical Review. B 109.14 (2024): 144413. 

30. Zhu, Yuying, et al. "Presence of s-Wave Pairing in Josephson Junctions Made of Twisted Ultrathin Bi₂Sr₂CaCu₂O₈₊ₓ Flakes." Physical Review. X 11.3 (2021): 031011

31. Carpenter, Michael A., et al. "Strain-coupling and relaxation dynamics in multicaloric ammonium sulphate (NH₄)₂SO₄." Physical Review Materials 7.8 (2023): 083601