自研全国产新型无液氦低温超快太赫兹扫描隧道显微镜开发成功 | 进展

主要观点总结

本文介绍了一种新型分析技术——太赫兹扫描隧道显微镜（THz-STM），该技术结合了低温扫描隧道显微镜和太赫兹脉冲激光，能够在超快时间尺度和原子尺度上观察物质的物理和化学变化。文章详细描述了THz-STM的原理、技术特点、系统搭建以及应用实例。

关键观点总结

关键观点1: 技术原理与特点

太赫兹扫描隧道显微镜（THz-STM）是结合低温扫描隧道显微镜和太赫兹脉冲激光的新型分析技术，具备超快时间分辨和原子尺度空间分辨。通过控制太赫兹脉冲的载波包络相位和采用泵浦-探测技术，实现超快时间分辨。对于探索凝聚态物理和化学中的低能激发与动力学过程具有重要意义。

关键观点2: 系统搭建与创新设计

中国科学院物理研究所成功搭建了一套完全自主设计的新型超高真空低温THz-STM系统。该系统采用无液氦连续流制冷方式，创新性地简化了STM核心探头和超高真空腔体设计。通过LiNbO3晶体产生THz超快脉冲，通过抛物面镜聚焦至STM隧道结处。两束可调时间延迟的THz脉冲共聚焦至STM隧道结处进行THz Pump-probe实验，实现时间分辨。

关键观点3: 应用实例与成果

该系统已在多种材料中观察到了稳定的光电流信号，实现了亚皮秒量级的时间分辨和原子级的空间分辨。例如，在FeSe样品和Ag(111)表面上进行的实验观察，证明了THz光电流能够携带直流隧穿电流无法反映的信息。该系统的成功搭建为研究凝聚态物理中的动力学过程提供了强有力的工具。