集成低温低噪声放大器的低温W波段电子自旋共振探头
化学物理
2024-11-22 v2
摘要
提高电子自旋共振（ESR）灵敏度是一个持续的挑战。一种潜在策略是提高频率，例如从Q波段（约35 GHz）转向W波段（约94 GHz）。然而，这种转变通常会导致更高的传输和切换损耗，以及放大器噪声的增加。在本工作中，我们通过集成低温低噪声放大器（LNA）和微谐振器的W波段探头来解决这些缺点。这种配置使我们能够将LNA放置在谐振器附近，从而以最小的损耗放大采集到的ESR信号。此外，在低温下工作时，LNA表现出无与伦比的噪声水平，显著低于传统室温LNA。我们详细介绍了新型探头设计，并展示了在室温和低温下对代表性顺磁样品获得的实验结果。我们发现，对于磷掺杂的28Si样品，在次优几何条件下，自旋灵敏度可达约3×10^5自旋/√Hz，而在更优化的场景下，有望提高到10^3自旋/√Hz以下。
引用
@article{arxiv.2410.15159,
title = {Cryogenic W-band Electron Spin Resonance Probehead with an Integral Cryogenic Low Noise Amplifier},
author = {Moamen Jbara and Oleg Zgadzai and Wolfgang Harneit and Aharon Blank},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.15159},
year = {2024}
}
备注
29 pages, 11 figures