[发明专利]一种微型高温ODMR测量样品腔

说明书

本发明公开了一种微型高温ODMR测量样品腔，用于测量常温至1000℃之间样品的光学稳定性、ODMR以及自旋操控。包括：真空腔体、集成式加热样品台、“卡扣”式ODMR测量样品台、螺旋磁感应线圈、同轴电缆、微波发生器、PID温度控制器、直流电源。真空腔体主体为一个四通道管，使用CF法兰密封，使腔内气压易低于10^‑5Pa的高真空水平；同时其中一个CF法兰包含石英视窗，用于光学测量。集成化的加热样品台集成了加热模块和热电偶，可稳定加热至1000℃以上；“卡扣”式结构的ODMR测量样品台主体由一块石英扣板中间固定一个中心凸起的圆形金属片构成，通过一个环形金属扣合器固定在加热台上，十分容易从加热样品台上安装拆卸，方便了ODMR微波测量线的加工。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料光学性质测量设备，尤其涉及一种目标温度可达1000℃的微型高温ODMR测量样品腔。

背景技术

随着量子信息领域的不断发展，单光子源的需求越发迫切。固态单光子源作为最具发展前景的单光子源之一，不仅适用于常温下的各种应用场景，高温下的应用需求也很迫切，尤其是温度传感，使用单光子源可以达到更高的灵敏度、分辨率等。因此不仅需要全面表征其常温下的性质，高温下的多种性质同样重要。

目前探测单光子源主要表征其荧光和自旋性质。优良的单光子源需要具备稳定的荧光发射、光谱性质以及良好的自旋性质，如合适的自旋能级、高自旋相干时间等。目前探测自旋性质主要使用ODMR技术，全称Optically detected magnetic resonance，即光学检测磁共振技术。该技术是使用激光激发固体中的单光子源发射荧光，同时在样品中施加静磁场和微波，当微波频率与自旋能级跃迁频率一致时便发生共振，电子吸收微波能量在自旋能级之间跃迁，造成荧光信号强度的相对变化，从而可以得到自旋能级信息；若使用特殊的微波序列便可以实现对电子自旋的操控。

目前，对样品施加静磁场的方法有使用永磁铁或螺旋磁感应线圈；施加微波的方法是：在焊接了两个SMA接头的PCB板中心放置样品，使用微纳加工技术将镀在样品表面的一根极细导线焊接在SMA接头延伸出的焊点上，使用外部微波发生器产生微波，从而可以激发到样品表面极细导线附近的单光子源。在常温环境中，这一系列加工操作可以轻易实现，但若想在高温环境中进行同样的测量，尤其是600-1000℃下，不仅需要更换专门的高温产生和测量设备，定制特定的测量光路，由于微纳加工的特殊性，前期样品表面极细导线的加工过程也需要考虑在内。除此以外还需要考虑加热设备、磁场、微波施加线路的易安装和拆卸。目前为止市面上并没有成熟的设备可以进行如此要求的高温测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种目标温度可达1000℃的微型高温ODMR测量样品腔，以解决在高温下方便快速测量光学性质以及进行微波自旋操控的问题。

本发明采用的技术方案为：一种微型高温ODMR测量样品腔，包括“卡扣”式ODMR测量样品台1、集成式加热样品台2、包含石英视窗的CF法兰3、绝缘陶瓷13、第一同轴电缆14、第二同轴电缆15、八通道真空密封电极法兰16、四通管道17、两通道真空密封电极法兰18和CF转KF法兰19；其中，

所述真空腔体由四通管道构成，使用四个CF法兰密封，保证真空度和温度耐受度；

所述真空腔体左侧设置有两通道真空密封电极法兰18，通过穿透两通道真空密封电极法兰18的密封铜导线将第一同轴电缆14、第二同轴电缆15引入真空腔体内，为样品施加微波信号；

所述真空腔体右侧设置有CF转KF法兰19，用于直接连接真空泵的波纹管；