利用声表面波SAW技术探测扭曲双层石墨烯TBG的量子相变需高精度测量微弱的SAW电压信号频率259.75 MHz。传统电输运测量无法检测低电导态如不可压缩态而OE2052通过高灵敏度锁相检测解决了这一难题。2025年复旦大学修发贤教授和张成研究员的团队在《Nano Letters》发表题为Phase Diagram Mapping of a Moiré System Using Surface Acoustic Waves的研究成果首次将表面声波SAW技术应用于扭曲双层石墨烯TBG摩尔系统。通过法布里-珀罗SAW谐振器259.75 MHz与1.04° TBG器件的集成实现了对关联绝缘态、陈绝缘体态和朗道能级的高灵敏度探测。实验中赛恩科仪OE2052锁相放大器作为核心测量设备成功解决了低电导态10-6 S/m信号微弱、易被噪声淹没的难题为揭示量子态频率依赖性提供了关键技术支持。图1.a带有谐振腔型 IDT 的 TBG 器件示意图bY 型切割 NbLiO3 基底面上的 TBG 器件横截面图【测量系统搭建】图2.测量系统示意图关键步骤1.信号同步OE2052的参考输入端连接射频信号源锁定SAW频率259.75 MHz2.降频处理使用混频器将高频SAW信号降频至OE2052最佳检测范围提升信噪比避免高频损耗3.参数提取直接测量VSAW幅度衰减和相对于V0的相位差声速变化4.噪声抑制利用OE2052的高动态储备120dB和低输入噪声4nV/√Hz在强电磁干扰环境14T磁场下稳定工作得到声表面波测量结果图3、图4图3.在B14T时CNP附近测得的声表面波相移和经度电阻的比较图4.通过声表面波传输的电压的归一化相位与摩尔填充因子和垂直磁场的函数关系信号检测原理1.相移测量对应声速变化· OE2052配置时间常数等效噪声带宽· 灵敏度可检测相移对应2.衰减测量对应电导率系统优势· 非接触测量仅需单点接地电极避免传统输运测量的欧姆接触问题· 高信噪比在9T强磁场下可分辨ν_L-1朗道能级传统输运无法检测· 动态响应通过栅压扫描实时关联填充因子ν与高频电导率σ_ω图5图5.通过声表面波计算的高频电导率(a)纵向传输电阻率 ρxx黑色和声表面波重建电阻率 ρω频率为 fc 259.75 MHz红色由声表面波相移计算得出是零磁场下摩尔填充因子v的函数(b)磁场下 v 2 时的纵向电导率 σxx 和声表面波重构电导率 σω(c)在零磁场下v 2 和 4 时ρxx 和 ρω 作为声功率 P 的函数的比较(d)电子在 Enk 和 Emk 之间转变所产生的直流带间电导率(e)Enk 和 Emk ± ΔEω 之间电子转变所产生的交流带间电导率;与 nF(Emk)相比半填充时的小平带色散导致 nF(Emk±ΔEω)显著降低从而抑制了高频电导率由于频带色散较大交流电导率没有受到影响。总结OE2052高灵敏锁相放大器在SAW-莫尔系统研究中展现出三大革命性优势· R 极限灵敏度在低电导区域10-6 S/m信噪比提升100倍成功探测隐藏量子态· R 非接触式测量避免纳米电极制备难题特别适用于绝缘/半导态莫尔材料· R 高频电导解析提供259.75 MHz射频电导数据揭示平带跃迁的量子几何效应