Presentiamo un protocollo per la manipolazione di vortici individuali in film superconduttori sottili, utilizzando il contatto meccanico locale. Il metodo non include l'applicazione di corrente, campo magnetico o ulteriori fasi di fabbricazione.
Articolo metodologico
Presentiamo un protocollo per la manipolazione di vortici individuali in film superconduttori sottili, utilizzando il contatto meccanico locale. Il metodo non include l'applicazione di corrente, campo magnetico o ulteriori fasi di fabbricazione.
La manipolazione deterministica locale di singoli vortici nei superconduttori di tipo 2 è impegnativa. La capacità di controllare la posizione dei singoli vortici è necessaria per studiare come i vortici interagiscono tra loro, con il reticolo e con altri oggetti magnetici. Qui, presentiamo un protocollo per la manipolazione di vortici in film superconduttori sottili per contatto locale, senza applicare corrente o campo magnetico. I vortici vengono ripresi utilizzando un dispositivo di interferenza quantistica superconduttiva a scansione (SQUID) e lo stress verticale viene applicato al campione spingendo la punta di un chip di silicio nel campione, utilizzando un elemento piezoelettrico. I vortici vengono spostati picchiettando il campione o spazzandolo con la punta di silicone. Il nostro metodo consente una manipolazione efficace dei singoli vortici, senza danneggiare la pellicola o alterarne la topografia. Dimostriamo come i vortici sono stati riposizionati a distanze fino a 0,8 mm. I vortici sono rimasti stabili nella loro nuova posizione fino a cinque giorni. Con questo metodo, possiamo controllare i vortici e spostarli per formare configurazioni complesse. Questa tecnica per la manipolazione dei vortici potrebbe essere implementata anche in applicazioni come i dispositivi logici basati su vortici.
Vortici sono oggetti magnetici su scala nanometrica, costituite tipo 2 superconduttori in presenza di campo magnetico esterno. In un campione privo di difetti, vortici possono muoversi liberamente. Tuttavia, diversi difetti nel risultato materiale in regioni di superconduttività ridotta che sono energeticamente favorevole per vortici. Vortici tendono a decorare queste regioni, noti anche come i siti di pinning. In questo caso, la forza necessaria per spostare un vortice deve essere maggiore della forza pinning. Proprietà di vortici, come la densità vortice, forza di interazione e gamma, possono essere facilmente determinati dal campo esterno, la temperatura o la geom....
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1. L'accesso a un sistema di scansione SQUID
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Il nostro protocollo è stato testato con successo su migliaia di singoli, vortici ben separati in due campioni di Nb, e nove campioni di NbN. Noi generiamo nuovi vortici sullo stesso campione riscaldando il campione sopra Tc, e raffreddamento di nuovo a 4,2 K in presenza di un campo magnetico. Abbiamo scelto il campo magnetico esterno per ottenere la densità desiderata vortex. Mostriamo qui i dati da questi esperimenti. Questi risultati sono stati descritti in dettaglio da Kremen et .......
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manipolazione di successo di vortici dipende da diversi passaggi critici. È importante allineare il sensore ad un angolo, in modo che la punta del chip sarà il primo a fare contatto con il campione. In secondo luogo, è importante notare che la forza esercitata sul campione è determinata dalle proprietà meccaniche del cantilever che il chip è montato. Nel regime elastica, la forza applicata è proporzionale alla deflessione, x, secondo la legge di Hooke:
F = -kx
Se k è la costante elast.......
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamo A. Sharoni da Bar-Ilan University per la fornitura dei film superconduttori. Questa ricerca è stata sostenuta dal Consiglio europeo della ricerca sovvenzione CER-2014-STG- 639792, integrazione Marie Curie Career Grant FP7-PEOPLE-2012-CIG-333.799, e Israele Science Foundation Grant ISF-1102/13.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| stick slip sistema di movimento grossolano | attocube | ANPx-101 | x,y motion |
| stick slip sistema di movimento grossolano | attocube | ANPz-101 | z |
| motion stick slip sistema di movimento grossolano controller | Attocube | ANC 300 | |
| amplificatore ad alta tensione | Attocube | ANC 250 | |
| scheda di acquisizione dati | National Instruments | NI PCIe-6363 | |
| elementi piezoelettrici | Piezo Systems Inc | T2C | |
| preamplificatore di tensione a basso rumore | Stanford Research Systems | SR 560 | |
| ponte capacitivo | General Radio | 1615A | |
| telescopio | NAVITAR | 1-504516 | |
| fotocamera | MOTICAM | MP2 | |
| dewar | Cryofab | N/A | |
| inserto | ICE oxford | N/A Scudo | |
| Mu-metal | Amuneal | N/A Tappo | |
| a vuoto | ICE oxford | N/A | |
| Sistema di sputtering | AJA international Inc | N/A | |
| Film di lappatura | 3M | 261X | non magnetico |
| Nb target | Kurt J. Lesker | EJTNBXX351A2 | |
| Vernice GE | CMR-Direct | 02-33-001 | per dissipatore criogenico |
| d'argento | Struttura Sonda Inc | 05063-AB |
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