锁相放大器OE1022应用在二维铁磁自旋相关性的测量

在2023年的这项突破性研究中，重庆大学柴一晟与孙阳团队巧妙地利用了赛恩科仪（Sine Scientific Instruments）OE1022数字锁相放大器卓越的信号处理能力，成功揭示了准二维磁性材料中微妙的自旋关联特性。

实验的核心挑战在于探测居里温度附近极其微弱的磁电信号。为了应对这一挑战，研究团队构建了一套高灵敏度的复合磁电测量系统。该系统将Cr₂Ge₂Te₆（CGT）和Cr₂Si₂Te₆（CST）等准二维铁磁样品粘贴在PMN-PT压电单晶上，利用Helmholtz线圈施加微弱的交流磁场（Hac = 1 Oe）。当样品发生磁致伸缩时，会通过应变耦合诱导压电层产生相应的电信号。正是在这一环节，OE1022锁相放大器成为了捕捉“真相”的关键之眼。

OE1022之所以能胜任这一高难度任务，得益于其出色的硬件参数与功能设计。首先，其超低输入噪声（< 5 nV/√Hz）和高动态储备（> 120 dB），使其能够从复杂的背景噪声中精准提取出由自旋涨落引发的纳伏级（nV）微弱响应信号。其次，该仪器具备双通道独立输入，能够同步采集磁电信号的同相分量（V′）和反相分量（V″），这对于精确解析材料在相变点附近的能量耗散与存储特性至关重要。

在具体操作中，研究人员利用OE1022的高精度解调功能，配合外部参考信号模式，实现了与交流磁场源的完美同步。其1 mHz至102 kHz的宽频响应范围完美覆盖了实验所需的频率窗口。此外，OE1022配备的5.6英寸TFT彩色显示屏和直观的软件界面，使得科研人员能够实时监控X、Y、R、θ等多维数据，无论是以数字、条形图还是坐标图的形式，都能清晰地展示信号在临界点附近的动态变化。

通过这套精密的测量系统，团队成功观测到了铁磁材料Cr₂Ge₂Te₆和Cr₂Si₂Te₆在居里温度附近的“三重点”。在这一点上，OE1022记录到的磁电信号出现了异常的显著增强，直接证实了此处铁磁自旋-自旋相关性的大幅提高。相比之下，在反铁磁材料MnBi₂Te₄的测量中，该系统同样表现出色，清晰地揭示了其在Néel温度以上缺乏短程自旋相关性的特征。

综上所述，这项研究不仅深化了我们对二维磁性材料临界现象的理解，也充分展示了赛恩科仪OE1022锁相放大器作为一款高性能国产科学仪器，在前沿基础科研领域中的强大支撑能力。其优异的稳定性、高灵敏度和灵活的多参数显示功能，为探索低维量子材料的未知特性提供了坚实的技术保障。