[发明专利]一种非局域电阻式核磁共振测量方法

权利要求书

1.一种非局域电阻式核磁共振测量方法，其具体步骤如下：

步骤S1：将非局域测量用二维电子气霍尔条形样品置于带有试样旋转台的低温恒温器中，通过步进电机精密调节样品法线与恒温器附加磁体产生的静磁场方向的夹角使二维电子气自旋相反的两个朗道能级交叠，进而形成具有磁畴结构的量子霍尔铁磁态；所述霍尔条形样品的长度和宽度比l/w 3以确保所测非局域电阻远大于施加电流扩散引起的欧姆电阻；

步骤S2：针对量子霍尔铁磁态进行非局域电阻测量，首先，固定一非局域电阻测量构型，研究该构型下量子霍尔铁磁态电阻峰特性与电流大小的依赖关系，计算所施加电流在样品体内产生的霍尔偏压ℰ_𝐻=𝜌_𝑥𝑦𝐼/w，依据ℰ_𝐻与有效温度的关系得到电流阈值，小于该阈值时样品温度无明显提高，仍处于平衡态；在远低于阈值的小电流条件下通过调节样品倾斜角度以改变朗道交叠处电子间相互作用，绘制电阻峰随倾角变化的磁阻图谱；然后，改变非局域电阻测量构型重复上述测量；由于电阻峰特性源于量子霍尔铁磁态磁畴结构，因此电阻峰特性的改变预示着相应量子态磁畴结构的变化；

步骤S3：依据步骤S2所获得的量子霍尔铁磁态电阻峰与倾角关系图谱对该量子态进行电阻式核磁共振测量，首先，在电阻峰区域施加接近阈值的电流使核自旋发生极化；待其极化电阻达到饱和后关闭电流，同时利用缠绕在样品周围的线圈产生横向交变磁场对核自旋进行退极化，在核自旋共振频率附近退极化引起的电阻峰即为核磁共振峰；然后，绘制核磁共振峰与倾角的变化图谱；

步骤S4：依据步骤S3所绘制的核磁共振峰与倾角的变化图谱对量子霍尔铁磁态进行核自旋弛豫时间T₁和核自旋退相干时间T₂测量，实施过程如下：

首先通过电流诱导量子霍尔铁磁态发生动态核极化；待极化引起的电阻值趋于饱和后，利用缠绕在样品周围的单股线圈产生的连续交变磁场在所测量子态原子核的共振频率点实施退极化过程；待退极化引起的电阻值趋于饱和后关闭交变磁场，使原子核处于复极化过程；对复极化电阻随时间变化曲线进行自然指数函数拟合直接获得T₁，并通过公式Tr= T₁/(1+ω²T₁T₂) 计算得到T₂，其中Tr通过退极化电阻随时间变化曲线的自然指数函数拟合获得，ω为所测原子核的拉比频率。

2.根据权利要求1所述的一种非局域电阻式核磁共振测量方法，其特征在于，在步骤S1中，所述霍尔条形样品，其宽度w为20 ~ 30 μm、长度l为60 ~ 150 μm；待测样品朗德g因子和有效质量m之积满足mg= 2cosθ_c ， 其中θ_c 为朗道能级重合角，其值为60º~ 70º， 且二维电子气密度介于2 ~ 3×10¹⁵ m^-2，二维电子气电子迁移率大于10 m²/Vs。