RHK CUSTOMER SUCCESS IN MIT

RHK公司直致力于服務(wù)各大科研高校，尤其在商業(yè)化定制低溫?zé)o液氦產(chǎn)品，掃描隧道顯微鏡控制器，以及系統(tǒng)集成方案設(shè)計與化等方面解決了科研用戶的諸多問題，同時在與科研單位不斷地溝通反饋中也在不斷地增強自我學(xué)習(xí)和產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，將產(chǎn)品的勢與用戶需求結(jié)合。為了讓大家能更進步了解RHK產(chǎn)品的點，除了以往標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化Pan式系統(tǒng)與R9plus控制器之外，本文將重點向大家分享RHK公司PanScan SPM掃描頭集成到客戶自制系統(tǒng)的經(jīng)典案例，以及研究小組如何用RHK的PanScan SPM掃描頭來克服時間、資金和*要求所帶來的的挑戰(zhàn)，成功地將客戶殊研發(fā)定制的UHV SPM系統(tǒng)，包括無液氦、LHe bath、以及低溫300 mK和外加強磁場等功能高度集成，終取得前沿成果，并發(fā)表在高影響力的期刊上。希望大家能夠在案例中得到啟發(fā)和幫助。

研發(fā)背后的故事

作為所大學(xué)的資深研究科學(xué)家，來自MIT的穆德拉博士已經(jīng)將目光投向了項開創(chuàng)性的實驗，即在金屬表面探測馬約拉納費米子。這將需要個高度穩(wěn)定的STM，它需要在毫開爾文溫度下工作，并且能夠在5T的面內(nèi)磁場中準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)。

沒有商業(yè)STM能夠具有這種能力，因此需要開發(fā)種定制儀器。MIT需要選擇家供應(yīng)商來應(yīng)對這項艱巨、高風(fēng)險任務(wù)中所面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)，以及為什么認為產(chǎn)品供應(yīng)商能夠應(yīng)付自如，確保成功！

穆德拉博士在次美國物理學(xué)會會議上了解到RHK的低溫掃描頭和R9plus控制器?，F(xiàn)場低溫?zé)o液氦PanScan Freedom系統(tǒng)的演示操作在RHK的展臺上順進行，無需額外減震臺，周圍展會現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境下，也能輕松實現(xiàn)原子分辨率結(jié)果，更不需要殊的系統(tǒng)隔離環(huán)境噪音和振動，這讓穆德拉印象格外深刻。

“The real time demo of atomic scale imaging of a topological insulator surface at the APS March meeting, in that essentially street level setting with the cryogenic compressor running is simply awesome. All these physicists walking by and tapping on it did not make any difference… It is very impressive!”

雖然RHK的PanScan和R9plus控制系統(tǒng)已經(jīng)很成熟，但對于個性化定制的mK系統(tǒng)來說，還是會存在很多不確定性和挑戰(zhàn)。穆德拉博士需要選擇個mK低溫恒溫器，同時mK低溫恒溫器的設(shè)計需要配有個門的可拆卸掃描頭，并要求安裝在個非常高的低溫恒溫器的底部。Janis Research被選中提供mK低溫恒溫器。超導(dǎo)磁體部分則由低溫磁體Cryomagnetics提供。

隨后，RHK和Janis同意合作，用他們多年的經(jīng)驗來設(shè)計個具有*功能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不會影響掃描頭和低溫恒溫器的性能。RHK在保持核心PanScan掃描頭功能標(biāo)準(zhǔn)的同時，建立了*且穩(wěn)固的線路信號傳輸系統(tǒng)，將掃描頭牢牢固定在低溫恒溫器底座的磁鐵內(nèi)部。

除此之外，RHK還設(shè)計了另種靈活機制，可以使掃描頭在恒溫器底座直接解鎖，輕松將掃描頭升起傳送到load lock的第二。這個操作位置可以允許室溫下快速更換探針和樣品，并且能夠在掃描頭返回低溫恒溫器底部之前直觀反饋室溫操作情況，從而有效消除冷卻循環(huán)與不完善的針尖或樣品帶來的熱量損失，大大提高工作效率并節(jié)省大量的氦氣。

所有RHK元件的設(shè)計都與Janis mK低溫恒溫器的結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)兼容。兩者按設(shè)計可以相互操作，成像時可達到并保持350 mK的低溫度。這個定制的聯(lián)合工作系統(tǒng)目前已經(jīng)在麻省理工學(xué)院Moodera博士的實驗室安裝和測試，運行非常順，并提供了強大的成像性能。以下圖片是他發(fā)表的研究摘錄。

“Having worked with an STM for a couple of years, I can clearly appreciate the magnitude of this fantastic accomplishment by RHK Technology. I am totally confident in our choice…a custom built mK STM/nc-AFM from RHK”

現(xiàn)在Moodera博士正與RHK合作，通過重新設(shè)計掃描頭內(nèi)部架構(gòu)來拓展他的STM系統(tǒng)能力，以整合進掃描功能。RHK無償提供掃描頭設(shè)計圖紙和技術(shù)支持，以使他們能夠在挑戰(zhàn)性的未來實驗中充分發(fā)揮RHK產(chǎn)品點。

SYSTEM

定制的PanScan STM頭安裝在Janis研究公司的300 mK He3低溫恒溫器中，系統(tǒng)內(nèi)部掃描頭可原位傳送至中轉(zhuǎn)腔load lock，用于樣品/針尖更換，同時在冷卻至mK基準(zhǔn)溫度前可進行成像前探針和樣品測試，確定樣品和探針的工作狀態(tài)。冷卻后的掃描頭可以在磁場中旋轉(zhuǎn)，即使沒有任何內(nèi)部主動隔振，整體設(shè)計也可以確保系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和低噪音。

Figure 1 MIT系統(tǒng)內(nèi)部集成設(shè)計效果實物展示

Figure 2 具體產(chǎn)品設(shè)計細節(jié)展示

RESULTS

Figure 3 Superconductivity in the Surface State of Noble Metal Gold and its Fermi Level Tuning by EuS Dielectric； Physical Review Letters PHYSICAL REVIEW LETTERS 122, 247002 (2019)

Figure 4 Signature of a pair of Majorana zero modes in superconducting gold surface states； Proceedings of National Academy of Science PNAS April 21, 2020 117 (16) 8775-8782