현지 연락처로 소용돌이 조작의 SQUID 연구를 스캔

이 절차의 전반적인 목표는 전류 또는 자기장을 가하지 않고 국부 수직 응력에 의해 얇은 초전도 필름의 와류를 조작하는 것입니다. 개별 소용돌이의 위치를 제어하는 능력은 소용돌이가 서로, 물질 및 다른 자성 물체와 어떻게 상호 작용하는지 연구하는 데 필요합니다. 이 기술의 주요 장점은 추가 제조 단계 없이 개별 와류를 매우 효과적으로 조작할 수 있는 로컬 방법이라는 것입니다.

우리는 스퀴드(SQUID)를 사용하여 응력의 결과로 방향이 변하는 방식을 이미지화하고 조사했을 때 서브마이크로 및 강자성 물체에 대한 변형의 영향을 처음 목격했습니다. 이 연구에 이어 우리는 다른 나노 자성 물체에 대한 국소 응력의 영향을 조사하고 싶었고, 우리가 테스트한 첫 번째 시스템은 초전도체의 소용돌이 시스템입니다. 먼저 얇은 초전도 필름 샘플을 준비합니다.

그런 다음 실리콘 칩에 제작된 SQUID 센서를 얻습니다. 비자성 연마지로 칩을 부드럽게 연마하여 감지 영역을 포함하는 대칭 점을 형성합니다. 감지 영역이 노출되도록 재료를 완전히 연마해야 합니다.

유연한 캔틸레버를 유전체 층이 있는 전도판에 붙입니다. 그런 다음 센서 칩을 캔틸레버에 붙입니다. 샘플을 바니시 또는 은 페이스트로 장착합니다.

그런 다음 Z-Axis Piezo 요소에 연결합니다. 변환 스테이지에 두 개의 망원경을 설치하고 카메라를 통해 망원경을 컴퓨터에 연결합니다. 스틱 슬립 코스 모션 시스템 컨트롤러를 연결합니다.

광학 이미징을 제공하기 위해 칩의 전면과 측면에 망원경을 지시합니다. Z-stick slip stage를 사용하여 센서가 샘플에 반영되도록 샘플을 센서에서 약 1마이크로미터 떨어진 곳으로 이동합니다. s를 허용하지 마십시오.ample이 센서에 접촉합니다.

정면에서 볼 때 팁의 양쪽에서 칩과 칩의 반사 사이의 각도를 확인하십시오. 그런 다음 샘플을 센서에서 약 0.5-1mm 떨어진 곳으로 이동하여 SQUID의 손상을 방지합니다. 정렬 나사를 회전하여 칩과 칩의 반사 사이의 각도가 정면에서 볼 때 팁의 양쪽에서 동일하도록 합니다.

샘플을 센서에서 약 1마이크로미터 떨어진 곳으로 다시 이동하고 각도를 다시 확인합니다. 각도가 같으면 측면에서 볼 때 칩과 반사 사이의 각도가 최소 4도가 될 때까지 정렬 나사를 회전하여 소용돌이를 이동할 때 팁이 샘플에 접촉하도록 합니다. 센서 팁만 샘플에 닿도록 센서를 비스듬히 정렬하는 것이 중요합니다.

이러한 방식으로 뚜렷한 접점을 결정할 수 있습니다. SQUID 시스템의 스캐닝 헤드를 4개의 Calvin 냉각 시스템에 로드합니다. 와류를 생성하려면, 샘플 크기와 원하는 와류 수에 따라 자기장이 있는 상태에서 샘플을 4.2 Calvins로 냉각합니다.

자기장을 끄고 SQUID를 켭니다. Z-스틱 슬립을 사용하여 샘플을 센서 칩에 더 가깝게 이동합니다. 캔틸레버와 커패시턴스 감지판 사이에 전압을 적용하여 캔틸레버를 브리지 회로로 가져옵니다.

Z 피에조 소자를 0V에서 200V까지 스윕하면서 캔틸레버와 플레이트 사이의 커패시턴스를 모니터링합니다. 샘플이 센서 칩에 접촉하면 커패시턴스에 큰 변화가 발생합니다. 샘플이 칩에 성공적으로 접촉하면 샘플의 여러 위치에서 이 프로세스를 반복하여 센서에 대한 샘플의 평면을 정의합니다.

샘플을 이동하려면amp센서를 기준으로 X 및 Y Piezo 요소의 전압을 스윕합니다. 평면이 정의되면 Z Piezo 요소를 사용하여 샘플을 이동하여 센서가 샘플 위의 일정한 높이에서 스캔하도록 합니다. 하나의 소용돌이 주위를 스캔하여 감지 영역을 기준으로 중심의 위치를 정확하게 결정합니다.

SQUID를 끈 다음 터치다운 볼륨보다 큰 전압을 인가합니다.tage Z Piezo 요소에 연결합니다. 와류 중심 옆에 있는 샘플을 두드리거나 샘플과 접촉하는 동안 센서를 원하는 새 와류 위치로 천천히 드래그합니다. SQUID를 다시 켜고 일정한 높이에서 샘플을 스캔하여 새로운 와류 위치를 확인합니다.

와류는 니오브 박막 샘플에서 생성되었습니다. 이 방법을 사용하면 소용돌이를 정의된 패턴으로 이동할 수 있습니다. 소용돌이는 여러 번 이동할 수 있습니다.

이 소용돌이를 820마이크로미터 이동한 후에도 소용돌이는 새로운 위치에서 안정적으로 유지되었습니다. 자기 신호는 SQUID를 통해 플럭스를 위치 함수로 기록하여 매핑됩니다. 신호는 SQUID의 픽업 루프를 통해 기록됩니다.

그러나 샘플과의 접촉은 센서 칩의 끝에서 이루어집니다. 이 거리는 와류 조작을 위한 접촉 위치를 선택할 때 보상해야 합니다. 이 경우 자기 신호를 기록하기 전에 접촉이 발생합니다.

조작 스캔 중에 센서가 켜져 있으면 변위 이벤트가 신호에서 희미한 단계로 나타납니다. 새로운 위치에서 이미지화된 소용돌이는 그대로 보입니다. 이 기술은 다른 나노 자성 물체에 대한 국부적 기계적 응력의 영향을 연구하는 데 적용할 수 있습니다.

나노 자성 물체의 효과적이고 재현 가능한 조작 기술은 논리 요소와 같은 가능한 응용 프로그램을 촉진하는 데 필수적입니다.