
在半导体芯片、量子科技、二维材料等前沿领域,低温强磁场环境下的电学输运测试是揭示材料本征特性、验证器件功能的核心手段。传统测试方案往往依赖分散的低温杜瓦、磁场发生装置与探针系统,存在操作复杂、效率低下、数据一致性差等痛点。艾博纳EMPX-H2低温磁场探针台的出现,以一体化集成设计打破了这一困境,成为国内高端测试设备领域的标杆产品,为科研与产业用户提供了“一站式”的低温磁场电学测试解决方案。
一、核心技术参数与功能模块
EMPX-H2的优势在于将低温、强磁场、高精度探针、智能化控制四大核心系统深度融合,其关键参数与功能如下:
1. 低温系统
- 温度范围:支持室温至1.8K(液氦温区),可选扩展至0.3K(稀释制冷模块);
- 制冷方式:闭循环G-M制冷机,无需频繁补充液氦,降低使用成本与维护难度;
- 温度稳定性:±0.1mK@1.8K,确保长时间测试的数据可靠性;
- 降温速度:从室温到1.8K仅需4-6小时,大幅缩短实验准备时间。
2. 磁场系统
- 磁场强度:±9T(纵向/横向矢量磁场),满足大多数量子材料与器件的测试需求;
- 磁场均匀性:≤5ppm/cm³(中心区域),保证样品测试区域的磁场一致性;
- 磁场切换:支持快速切换(0-T到9T约30分钟)与精准微调,适配动态实验场景;
- 磁场控制:软件闭环控制,精度可达±0.1mT。
3. 探针系统
- 探针配置:6根独立控制的钨铼探针(可选贵金属探针),支持多端输运测量(如霍尔效应、四探针电阻率、量子霍尔效应);
- 定位精度:1μm级三维运动平台,搭配光学显微观测,实现样品电极的精准对接;
- 智能保护:内置探针压力传感器与防碰撞算法,避免探针与样品损伤;
- 兼容性:支持不同尺寸样品(最大20mm×20mm),适配晶圆片、芯片、薄膜等多种形态。
4. 扩展模块
- 光学窗口:预留可见光/红外光注入通道,支持低温磁场下的光电响应测试;
- 微波接口:可选配微波探针(最高40GHz),用于量子器件的微波谱学研究;
- 电学测试单元:集成高精度源表(如Keithley 2450)、锁相放大器,实现低噪声信号检测。
二、关键技术优势
EMPX-H2的核心竞争力在于“集成化+高性能+易用性”的三重突破:
1. 一体化集成设计
传统测试需分别搭建低温杜瓦、超导磁体、探针台,不仅占用空间大,还易因系统兼容性问题导致数据误差。EMPX-H2将所有模块整合于封闭腔体内,减少外界干扰,同时通过软件统一控制,实现“一键启动降温-磁场加载-探针定位-数据采集”全流程自动化,实验效率提升300%以上。
2. 高精度与高稳定性
低温系统的mK级稳定性、磁场的ppm级均匀性、探针的μm级定位精度,确保用户获得高信噪比的实验数据。例如,在二维材料MoS₂的霍尔测试中,EMPX-H2可清晰观测到低温磁场下的量子霍尔平台,分辨率远超传统设备。
3. 智能化操作体验
配套的“Empurna Test”软件支持可视化操作界面:用户可预设温度/磁场曲线,自动记录数据并生成图表;内置实验模板库(如霍尔效应、超导临界电流测试),降低新手入门门槛。此外,远程控制功能允许用户在办公室实时监控实验进程。
4. 灵活扩展性
EMPX-H2预留了丰富的接口,可根据用户需求添加微波、光学、低温扫描探针等模块,适配从基础科研到产业验证的多样化场景。例如,搭配光注入模块可研究钙钛矿太阳能电池的低温光电特性,搭配微波模块可开展量子比特的相干性测试。
三、典型应用场景
EMPX-H2已广泛应用于国内顶尖高校、科研院所及半导体企业,以下是几个代表性场景:
1. 二维材料输运研究
在石墨烯的低温输运测试中,EMPX-H2可测量1.8K下的电导率随磁场的变化,观测到量子霍尔效应的整数/分数平台,为研究石墨烯的电子结构提供关键数据。
2. 超导器件性能验证
对于高温超导薄膜,EMPX-H2可测试其临界温度(Tc)、临界电流密度(Jc)与磁场的依赖关系,帮助工程师优化器件结构,提升超导性能。
3. 量子点器件研发
在量子点的能级调控实验中,EMPX-H2通过精准控制磁场强度,观测到量子点的塞曼分裂效应,为量子比特的设计提供实验依据。
4. 半导体芯片可靠性测试
半导体企业利用EMPX-H2测试芯片在低温强磁场下的电学稳定性,评估极端环境下的器件寿命,加速高端芯片的研发进程。
四、行业影响与未来展望
EMPX-H2的推出,不仅填补了国内高端低温磁场探针台的技术空白,还打破了国外品牌的垄断格局,使国内用户以更低成本获得国际一流的测试能力。截至2024年,已有超过50家单位采用EMPX-H2开展研究,相关成果发表于《Nature》《Science》等顶级期刊。
未来,艾博纳将继续迭代EMPX-H2系列:一方面提升磁场强度至12T,温度降至0.1K;另一方面引入AI辅助实验,实现数据的实时分析与实验参数的智能优化。相信EMPX-H2将成为推动我国量子科技、半导体产业突破的重要工具,助力更多前沿成果从实验室走向产业化。
结语:
艾博纳EMPX-H2低温磁场探针台以其卓越的性能、便捷的操作与灵活的扩展能力,成为连接基础研究与产业应用的桥梁。它不仅是科研人员探索微观世界的“眼睛”,更是企业突破技术瓶颈的“利器”,为我国高端制造与前沿科技的发展注入了强劲动力。
艾博纳微纳米科技有限公司是一家位于苏州市高新区(Medpark)和江苏省淮安市的高科技企业,成立于2022年8月。公司专注于高端光学科学仪器和医学成像设备的研发、制造与销售。
其产品涵盖显微成像解决方案、真空与镀膜技术以及光学元件,产品范围从基础光学显微镜到先进的纳米级三维成像显微镜。
公司还致力于新一代人工智能驱动的科学设备研发,聚焦于纳米尺度二维材料电子器件(如石墨烯芯片)的应用研究,并结合诺贝尔奖获奖技术进行创新探索。
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