論文の概要: A continuous-wave and pulsed X-band electron spin resonance spectrometer
operating in ultra-high vacuum for the study of low dimensional spin
ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.00459v2
- Date: Tue, 20 Feb 2024 15:56:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-21 20:18:06.086567
- Title: A continuous-wave and pulsed X-band electron spin resonance spectrometer
operating in ultra-high vacuum for the study of low dimensional spin
ensembles
- Title（参考訳）: 超高真空中で動作する連続波・パルスxバンド電子スピン共鳴分光器による低次元スピンアンサンブルの研究
- Authors: Franklin H. Cho, Juyoung Park, Soyoung Oh, Jisoo Yu, Yejin Jeong,
Luciano Colazzo, Lukas Spree, Caroline Hommel, Arzhang Ardavan, Giovanni
Boero, and Fabio Donati
- Abstract要約: 本稿では, 連続波・パルスXバンド電子スピン共鳴(ESR)分光計の開発について報告する。
分光計は超高真空で動作し、単結晶Al$O$_3$基板上にエピナリー成長した銅膜を用いて実現した半直線マイクロストリップ共振器を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1592317652525155
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report the development of a continuous-wave and pulsed X-band electron
spin resonance (ESR) spectrometer for the study of spins on ordered surfaces
down to cryogenic temperatures. The spectrometer operates in ultra-high vacuum
and utilizes a half-wavelength microstrip line resonator realized using
epitaxially grown copper films on single crystal Al$_2$O$_3$ substrates. The
one-dimensional microstrip line resonator exhibits a quality factor of more
than 200 at room temperature, close to the upper limit determined by radiation
losses. The surface characterizations of the copper strip of the resonator by
atomic force microscope, low-energy electron diffraction, and scanning
tunneling microscope show that the surface is atomically clean, flat, and
single crystalline. Measuring the ESR spectrum at 15 K from a few nm thick
molecular film of YPc$_2$, we find a continuous-wave ESR sensitivity of $2.6
\cdot 10^{11}~\text{spins}/\text{G} \cdot \text{Hz}^{1/2}$ indicating that a
signal-to-noise ratio of $3.9~\text{G} \cdot \text{Hz}^{1/2}$ is expected from
a monolayer of YPc$_2$ molecules. Advanced pulsed ESR experimental capabilities
including dynamical decoupling and electron-nuclear double resonance are
demonstrated using free radicals diluted in a glassy matrix.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 連続波・パルスXバンド電子スピン共鳴(ESR)分光計の開発について報告する。
超高真空下で動作し、単結晶Al$_2$O$_3$基板上のエピタキシャル成長銅膜を用いて実現した半波長マイクロストリップライン共振器を用いる。
1次元マイクロストリップライン共振器は、放射損失によって決定される上限に近い室温で200以上の品質係数を示す。
原子間力顕微鏡、低エネルギー電子回折、走査トンネル顕微鏡による共振器の銅帯の表面特性は、表面が原子状清浄で平坦で単結晶であることを示している。
数nmのYPc$_2$の厚い分子膜から15KでESRスペクトルを測定すると、YPc$_2$分子の単分子膜から信号対雑音比が3.9〜\text{G} \cdot \text{Hz}^{1/2}$の連続波ESR感度が2.6 \cdot 10^{11}~\text{spins}/\text{G} \cdot \text{Hz}^{1/2}$となることが分かる。
ガラス状マトリックス中で希釈したフリーラジカルを用いて, 動的脱カップリングと電子核二重共鳴を含む高次パルスesr実験能力を示す。
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