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Magnicon产品在在无低温平台上实现微开尔文纳米电子学的磁制冷(Magnetic cooling for microkelvin nanoelectronics on a cryofree platform)的应用

介绍:

          由于热激发代表了固态系统中无处不在的能量规模,因此向更低温度发展可能为发现新的物理现象开辟道路,例如脆弱的分数量子霍尔态1和电子介导的核相变,包括2D和1D系统2-4。要研究这些现象,需要获得稀释冰箱无法达到的更低温度。绝热核退磁(AND)5,6是一项非常成熟的技术,有可能为纳米电子学打开μK制度的大门。在许多实验室中,样品仅与冰箱的最冷点弱耦合,导致样品温度明显高于冰箱的基本温度。为了有效地耦合样品和冰箱,提出了一个并行的核冰箱网络(NRs),其中每个引线都通过混合室(MC)很好地热化,并且有自己的NR。我们的方法依赖于传导电子的Wiedemann-Franz冷却8,这是mK制度及以下的主要冷却机制。

          由于与湿系统相比,振动水平增加,因此在无冷冻剂系统上实施NRs的并行网络非常具有挑战性。然而,无冷冻剂平台对于低温实验将变得更加重要,因为它们提供了充足的实验空间和在没有液氦的情况下运行,从而降低了成本和对氦基础设施的依赖。此外,特别是提到AND,无冷冻剂系统与传统的湿系统相比适合更长的预冷和延长的保持时间,由于液体He转移增加了整个系统的温度。无冷冻剂平台上的第一个操作AND系统已经使用PrNi5和Cu作为核制冷剂9-11实施。与单核阶段实验相比,NRs的并行网络对纳米电子进行了自我修正,为连接到样品的每个导线中的电子提供直接冷却。

          在本文中,我们介绍了Cu NRs在无冷冻剂平台上的并行网络的成功实施,展示了冷却的高效率,接近理想的绝热行为,低至150μK。温度是使用感应约翰逊噪声温度计12-14测量的,该温度计在从4 K到150μK的广泛温度范围内工作。噪声温度计是低温应用的理想选择,因为由于感应读出,自热降低,温度计有可能达到低μK区域。我们测量了低于1T的磁场小于2 nW/mol的场独立热泄漏,允许NRs在80 mT下保持在1 mK以下大约50小时。我们对AND过程进行建模,并获得与磁场斜坡率无关的动态热泄漏。因此,可以通过减少B场斜坡的持续时间来增加AND过程的效率。

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