基于冷却自由可变温度Kelvin探针力显微镜用于探测石墨异质结构中的局部化学势
应用物理
2025-07-15 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们报告了开发一种基于GM制冷器的冷却自由 cryostat 的可变温度Kelvin探针力显微镜(KPFM)系统，能够在宽温度范围内实现稳定且高度灵敏的操作。该系统采用自定义设计的相位锁定环和自动增益控制，结合被动抗震装置，使其即使在低温条件下也能精确测量局部化学势。我们通过测量hBN封装的单层石墨(MLG)，展示了该装置的性能，揭示了其在电子各向异性性和电荷泡沫方面的空间分辨特征。我们的测量清晰捕捉到在电荷中性点(CNP)附近化学势随温度变化的特征，与MLG的线性能带色散以及由相互作用引起的费米速度重整化相一致。这一工作突出了该系统在抗干扰性和稳定性方面的卓越表现，使其成为探测van der Waals异质结构中量子相态的通用局部探针。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.09976,
title = {Cryogen-free variable-temperature Kelvin probe force microscopy for probing local chemical potential in a graphene heterostructure},
author = {Namkyung Lee and Seungwon Jung and Baeksan Jang and Sangwook Ha and Joonho Jang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.09976},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 9 figures