現地連絡先によって渦操作のSQUID研究をスキャンします

この手順の全体的な目標は、電流や磁場を印加することなく、局所的な垂直応力によって薄い超伝導膜の渦を操作することです。個々の渦の位置を制御する能力は、渦が互いに、材料と、および他の磁性物体とどのように相互作用するかを研究するために必要です。この技術の主な利点は、追加の製造手順なしで個々の渦を非常に効果的に操作できるローカルな方法であることです。

私たちは、SQUIDを使用して応力の結果として向きが変化する方法を画像化し、調べたときに、サブミクロおよび強磁性体に対するひずみの影響を初めて目撃しました。この研究に続いて、局所的なストレスが他のナノ磁性体に及ぼす影響を調査したいと考え、最初にテストしたシステムは超伝導体の渦のシステムです。まず、薄い超伝導膜のサンプルを準備します。

次に、シリコンチップ上に作製したSQUIDセンサを入手します。非磁性研磨紙でチップをやさしく研磨して、検出領域を含む対称点を形成します。材料は、検出領域を露出させるために、完全に研磨する必要があります。

柔軟なカンチレバーを誘電体層を備えた導電板に接着します。次に、センサーチップをカンチレバーに接着します。サンプルをワニスまたは銀ペーストでマウントします。

次に、Z軸ピエゾ素子に取り付けます。平行移動ステージに2つの望遠鏡を設置し、カメラを介して望遠鏡をコンピューターに接続します。スティックスリップコースモーションシステムコントローラーを接続します。

望遠鏡をチップの前面と側面に向けると、光学イメージングが可能になります。Zスティックのスリップステージを使用して、センサーがサンプルに反映されるように、サンプルをセンサーから約1マイクロメートルに移動します。サンプルをセンサーに接触させないでください。

正面から見たときに、チップとチップの両側での反射との間の角度を確認してください。次に、SQUIDの損傷を防ぐために、サンプルをセンサーから約0.5〜1ミリメートル離します。位置合わせネジを回転させて、チップとその反射の間の角度が view正面から見たときにチップの両側で等しくなります。

サンプルをセンサーから約1マイクロメートルに戻し、角度を再度確認します。角度が等しくなったら、側面から見てチップとその反射との間の角度が少なくとも4度になるまで位置合わせネジを回転させ、渦を動かすときにチップがサンプルに接触するようにします。センサーの先端だけがサンプルに触れるように、センサーを斜めに位置合わせすることが重要です。

このようにして、明確な接触点を決定できます。SQUIDシステムのスキャンヘッドを4つのCalvin冷却システムにロードします。渦を発生させるには、サンプルサイズと所望の渦数に基づく磁場の存在下で、サンプルを4.2カルビンに冷却します。

磁場をオフにし、SQUIDをオンにします。Zスティックスリップを使用して、サンプルをセンサーチップに近づけます。カンチレバーと静電容量検出プレートの間に電圧を印加して、カンチレバーをブリッジ回路に取り込む。

Z ピエゾ素子を 0 ボルトから 200 ボルトまでスイープし、カンチレバーとプレートの間の静電容量を監視します。サンプルがセンサーチップに接触すると、静電容量に大きな変化が生じます。サンプルがチップに正常に接触したら、このプロセスをサンプル上のいくつかの場所で繰り返して、センサーに対するサンプルの平面を定義します。

センサーに対してサンプルを移動するには、Xピエゾ素子とYピエゾ素子の電圧をスイープします。平面を定義したら、Z ピエゾ素子を使用してサンプルを移動させ、センサーがサンプルの一定の高さでスキャンするようにします。1つの渦の周りをスキャンして、検出領域に対するその中心の位置を正確に決定します。

SQUIDの電源を切り、タッチダウン電圧よりも高い電圧をZピエゾ素子に印加します。渦の中心の横にあるサンプルをタップするか、サンプルに接触した状態でセンサーをゆっくりと目的の新しい渦の位置にドラッグします。SQUIDを再びオンにし、サンプルを一定の高さでスキャンして、新しい渦の位置を決定します。

渦はニオブ薄膜サンプル上に生成されました。この方法を使用すると、渦を定義されたパターンに移動させることができます。渦は複数回移動することができます。

この渦を820マイクロメートル移動させた後でも、渦は新しい場所で安定したままでした。磁気信号は、SQUIDを通る磁束を位置の関数として記録することによってマッピングされます。信号はSQUIDのピックアップループを介して録音されます。

ただし、サンプルとの接触はセンサーチップの先端で行われます。この距離は、渦操作の接触位置を選択するときに補正する必要があります。この場合、磁気信号を記録する前に接触が発生します。

操作スキャン中にセンサーがオンになると、変位イベントは信号にかすかなステップとして表示されます。新しい位置で撮影された渦は、無傷で見えます。この手法は、他のナノ磁性物体に対する局所的な機械的ストレスの影響を研究するために適用できます。

ナノ磁性物体の効果的かつ再現性のある操作技術は、論理素子などの可能なアプリケーションを促進するために不可欠です。