拉曼光譜是種常用的材料表征技術(shù)。它可以用于測(cè)定材料化學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)等多方面的性質(zhì)，并提供固體晶格結(jié)構(gòu)等多種信息。隨著材料科學(xué)的日益發(fā)展，越來(lái)越多的測(cè)量需要在低溫或變溫環(huán)境下進(jìn)行，在不同溫度下進(jìn)行拉曼測(cè)量變得尤為重要。分析材料不同溫度下拉曼光譜的征峰和峰位移動(dòng)可以得到晶格或應(yīng)力的變化以及相變等多種信息。此外，低溫下熱噪音更小，些信號(hào)較弱的材料在低溫下也能有較好的信噪比。目前變溫拉曼的主要應(yīng)用方向有相變研究、二維材料性研究、溫度依賴研究、超導(dǎo)材料帶隙研究、弱信號(hào)材料的測(cè)量等。

       然而高精度變溫顯微拉曼的測(cè)量對(duì)變溫設(shè)備提出了較高的要求。對(duì)于傳統(tǒng)的變溫臺(tái)或恒溫器來(lái)說(shuō)主要有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題制約了低溫拉曼的測(cè)量。，在變溫過(guò)程中由于熱脹冷縮效應(yīng)帶來(lái)的樣品位置漂移會(huì)影響測(cè)量的可靠性和重復(fù)性；其次，采用制冷機(jī)的低溫恒溫器震動(dòng)較大會(huì)給顯微測(cè)量帶來(lái)噪音，而采用液氮或液氦的恒溫器消耗較大且溫度的穩(wěn)定性能較差；此外，由于低溫設(shè)備的影響導(dǎo)致工作距離較大，對(duì)于信號(hào)較弱需要大數(shù)值孔徑、長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)采集的實(shí)驗(yàn)影響較大。

       針對(duì)以上問(wèn)題，Montana Instruments公司在低溫域深耕多年，推出的低溫光學(xué)恒溫器已經(jīng)更新到了第三代。第三代恒溫器在多種變溫光譜測(cè)量方面開(kāi)發(fā)了業(yè)的選件，可以與多種光譜儀聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)寬溫區(qū)的光譜測(cè)量。恒溫器采用殊的材料和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了變溫過(guò)程中超低的位置漂移。避震技術(shù)實(shí)現(xiàn)了樣品的超低震動(dòng)。好的控溫和熱沉技術(shù)實(shí)現(xiàn)了樣品溫度的超穩(wěn)定。快速變溫選件可實(shí)現(xiàn)大范圍快速準(zhǔn)確變溫和快速溫度穩(wěn)定?；?b style="box-sizing: border-box;">內(nèi)置鏡頭選件可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)0.9NA的豎直孔徑，成熟的近工作距離窗口和多種窗口材料確保了各種波段的高數(shù)值孔徑測(cè)量。進(jìn)的設(shè)備總是在關(guān)鍵的時(shí)候幫助用戶實(shí)現(xiàn)突破。用Montana Instruments的低溫光學(xué)恒溫器很多科研團(tuán)隊(duì)在變溫拉曼方面都取得了重要的學(xué)術(shù)成果。

圖1. 不同條件制備的石墨烯變溫拉曼測(cè)量結(jié)果，變溫過(guò)程中清晰的觀測(cè)到峰位的移動(dòng)。

(采用Montana Instruments 相關(guān)設(shè)備測(cè)量，圖片版權(quán)歸原作者)

Guowen Yuan et al, Nature volume 577, pages204–208(2020)

圖2. NbSe₂ ,TaSe₂和TaS₂三種材料不同厚度樣品的變溫拉曼測(cè)量結(jié)果

(采用Montana Instruments 相關(guān)設(shè)備測(cè)量，圖片版權(quán)歸原作者)

Dongjing Lin et al, Nature Commun 11:2406(2020)

       近期，Montana Instruments公司和Princeton Instruments公司聯(lián)合研發(fā)的超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變溫顯微拉曼的智能測(cè)量，系統(tǒng)性能穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單，可在短時(shí)間內(nèi)獲得系列的變溫拉曼光譜，并且可對(duì)樣品進(jìn)行位置掃描測(cè)量。

圖3. Montana恒溫器快速變溫選件出色的快速變溫性能

圖4. Montana恒溫器異的樣品控制方案

圖5. 超精細(xì)低溫顯微拉曼MicroReveal RAMAN

超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)

       目前該樣機(jī)已在QD中國(guó)北京實(shí)驗(yàn)室安裝完畢，部分功能已經(jīng)對(duì)外開(kāi)放測(cè)試，歡迎大家點(diǎn)擊此處或掃描下方二維碼預(yù)約體驗(yàn)！

參考文獻(xiàn)：

[1]. Guowen Yuan et al, Nature volume 577, pages204–208(2020)

[2]. Dongjing Lin et al, Nature Commun 11:2406(2020)