極低温高磁場下in-situ顕微分光装置の構築と電界誘起超伝導のラマン分光測定

极低温强磁场下原位显微光谱装置构建及电场诱导超导拉曼光谱测量

• 批准号: 22K18317
• 负责人: 張 奕勁
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18317/
• 关键词: 顕微分光; ラマン分光; 二次元物質; 電界誘起超伝導; 極低温高磁場下in-situ顕微分光装置; 電解誘起超電導

初年度は、2021年度末に納入された超伝導時着付き無冷媒クライオスタットの振動対策を主に行った。顕微プローブを完成させ、室温にてクライオスタット内に配置した試料の顕微観察を行うことには成功したが、クライオスタットの冷却を開始すると、振動が大きく鮮明な顕微観察像を得られないことが判明した。調査したところ冷却時に使用するコンプレッサーの振動がクライオスタットに流入していることが大きな原因であることが分かった。まず、床を伝う振動の対策として防振ゴムを設置したところ、顕微観察像の振動が多少抑えられた。その他の振動流入源として、コンプレッサーとクライオスタットを繋ぐホースが考えられる。そのため、ホース自身の振動を防ぐ専用のアンチバイブレーションブロックの作製を依頼し、現在納品待ちである。また、振動対策と並行して、ラマン分光測定を行うためのレーザー光源の整備を前倒しで始めた。本研究では532 nmと633 nmの二つの異なる波長をもつレーザー光源を用いて分光測定を行う計画である。本年度中に、633 nm光源を用いて分光光学系を完成させることができ、室温において遷移金属カルコゲナイドの顕微ラマン分光測定に成功した。特に本研究では偏光分解測定を想定しているが、直線偏光・および円偏光を自在に制御した測定も可能になっている。本光学系は、分光器本体を除いて全て自ら構築した。顕微鏡部分も光学素子を一つずつ組み上げている。そのため、532 nm光源の追加といった拡張が比較的容易に実現できる。

In the first year, we mainly used vibration countermeasures for the superconducting, non-refrigerant cryostat, delivered at the end of fiscal year 2021. Although the microscopic probe was completed and microscopic observation of the specimen placed inside the cryostat at room temperature was successful, it was found that when the cryostat was started to cool, it was found that the vibration was large and clear microscopic observation image could not获得。经过研究后，发现在冷却流中使用的压缩机的振动是主要原因。首先，安装了防振动橡胶以防止振动穿过地板时，显微镜观察图像的振动会略微降低。振动流入的另一个可能的来源是将压缩机和低温恒温器连接的软管。因此，我们已要求制造专用的抗振动块，以防止软管的振动，目前正在等待交付。此外，与振动对策并联，我们已经开始准备好激光源以提前进行拉曼光谱测量。在这项研究中，使用具有两个不同波长的532 nm和633 nm的激光光源来计划光谱测量。在今年，使用633 nm的光源完成了光谱光学系统，并在室温下成功测量了过渡金属金属源化的显微镜拉曼光谱。特别是，这项研究假定了极化分辨的测量值，但是也可以通过线性和圆极化自由控制的测量值。除光谱仪本身外，所有光学系统都是由其本身构建的。显微镜部件还具有一个一个一个一个组装的光学元件。因此，可以相对容易地实现诸如添加532 nm光源之类的扩展。