Numérisation Etude SQUID de Vortex Manipulation par contact local

Résumé

Nous présentons un protocole pour la manipulation de vortex individuels dans des films supraconducteurs minces, en utilisant un contact mécanique local. La méthode n’inclut pas l’application de courant, de champ magnétique ou d’étapes de fabrication supplémentaires.

Résumé

La manipulation locale et déterministe de vortex individuels dans les supraconducteurs de type 2 est un défi. La capacité de contrôler la position des vortex individuels est nécessaire pour étudier comment les vortex interagissent les uns avec les autres, avec le réseau et avec d’autres objets magnétiques. Ici, nous présentons un protocole de manipulation de vortex dans des films supraconducteurs minces par contact local, sans appliquer de courant ou de champ magnétique. Les vortex sont imagés à l’aide d’un dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID), et une contrainte verticale est appliquée à l’échantillon en poussant la pointe d’une puce de silicium dans l’échantillon, à l’aide d’un élément piézoélectrique. Les vortex sont déplacés en tapotant l’échantillon ou en le balayant avec la pointe en silicium. Notre méthode permet de manipuler efficacement les tourbillons individuels, sans endommager le film ni affecter sa topographie. Nous montrons comment les tourbillons ont été déplacés à des distances allant jusqu’à 0,8 mm. Les vortex sont restés stables à leur nouvel emplacement jusqu’à cinq jours. Avec cette méthode, nous pouvons contrôler les vortex et les déplacer pour former des configurations complexes. Cette technique de manipulation des vortex pourrait également être mise en œuvre dans des applications telles que les dispositifs logiques basés sur des vortex.

Introduction

Tourbillons sont des objets magnétiques à l'échelle nanométrique, formés dans le type 2 supraconducteurs en présence d'un champ magnétique externe. Dans un échantillon de défaut libre, tourbillons peuvent se déplacer librement. Toutefois, les différents défauts dans le résultat matériel dans les régions de la supraconductivité réduite qui sont énergétiquement favorables à tourbillons. Tourbillons ont tendance à décorer ces régions, aussi connu que les sites épinglage. Dans ce cas, la force nécessaire pour déplacer un tourbillon doit être supérieure à la force de pinning. Propriétés de tourbillons, comme la densité de vortex, la force d'interaction et de l....

Protocole

1. L'accès à un système de SQUID de numérisation

1. Utiliser un système de SQUID de balayage qui comprend un capteur de SQUID fabriqué sur une puce ^{9, 10,} broutage stade de mouvement grossier, et un scanner à base piézo-pour mouvement fin. Voir Figure 1.
2. Polonais la puce SQUID dans un coin autour de la boucle de ramassage. Le matériau de la puce doit être enlevé tout le chemin vers la boucle d'entraînement.
   1. polir doucement le SQUID, en utilisant un papier de polissage amagnétique 5 à 0,5 um.
      NOTE: Après l'étape de polissage de la boucle de ramassa....

Résultats

Notre protocole a été testé avec succès sur des milliers de particuliers, des tourbillons bien séparés dans deux échantillons de Nb, et neuf échantillons de NbN. Nous générons de nouveaux tourbillons sur le même échantillon en chauffant l'échantillon ci-dessus Tc, et le refroidissement de nouveau à 4,2 K en présence d'un champ magnétique. Nous avons choisi le champ magnétique externe pour atteindre la densité de vortex souhaité. Nous montrons ici données à partir de ces expériences. Ces .......

Discussion

manipulation réussie des tourbillons dépend de plusieurs étapes critiques. Il est important d'aligner le capteur à un angle, de telle sorte que la pointe de la puce sera la première à entrer en contact avec l'échantillon. Deuxièmement, il est important de noter que la force exercée sur l'échantillon est déterminée par les propriétés mécaniques de la poutre que la puce est montée sur. Dans le régime élastique, la force appliquée est proportionnelle à la déviation, x, conformément à la loi de Hooke:
F =.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
stick slip système de mouvement grossier	attocube	ANPx-101	x,y mouvement
slip système de mouvement grossier	attocube	ANPz-101	z motion
stick slip contrôleur de système de mouvement grossier	Attocube	ANC 300
amplificateur haute tension	Attocube	ANC 250
carte d’acquisition de données	National Instruments	NI  ; Éléments piézoélectriques PCIe-6363
	Piezo Systems Inc	Préamplificateur de	non magnétique
à faible bruit	T2C Stanford Research Systems	SR 560
Pont capacitif	Radio générale	1615A
télescope	NAVITAR	1-504516
caméra	MOTICAM	MP2
dewar	Cryofab	N/A
insert	ICE oxford	N/A
Mu-metal shield	Amuneal	N/A
bouchon à vide	ICE oxford	N/A
système de pulvérisation	AJA international Inc	N/A
film de rodage	3M	261X	non magnétique
Nb cible	Kurt J. Lesker	EJTNBXX351A2
GE Vernis	CMR-Direct	02-33-001	pour dissipation thermique cryogénique Sonde
de structure en	pâte d’argent	05063-AB

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