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。

第一年，我们主要研究2021年底交付的超导时间着陆无冷却剂低温恒温器的振动对策。虽然我们完成了显微探针，并成功地对室温下放置在低温恒温器内的样品进行了显微观察，但我们发现，当我们开始冷却低温恒温器时，振动太大，无法获得清晰的显微图像。经过调查，我们发现主要原因是冷却流入低温恒温器时使用的压缩机产生的振动。首先，我们安装了防振橡胶，防止振动通过地板传递，显微图像中的振动得到了一定程度的抑制。另一个可能的振动流入源是连接压缩机和低温恒温器的软管。因此，我们要求生产一种特殊的防振块，以防止软管自身振动，目前我们正在等待交货。此外，在采取振动对策的同时，我们提前开始准备用于拉曼光谱测量的激光光源。在这项研究中，我们计划使用具有两种不同波长（532 nm 和 633 nm）的激光光源进行光谱测量。本财年，我们完成了使用633 nm光源的光谱光学系统，并成功在室温下对过渡金属硫属化物进行了显微拉曼光谱测量。特别是，这项研究假设偏振分辨测量，但自由控制线偏振和圆偏振光的测量也是可能的。除了光谱仪本身之外，这个光学系统完全是我们自己建造的。显微镜部分也是由光学元件一一组装而成。因此，诸如添加532nm光源之类的扩展可以相对容易地实现。