Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

Het algemene doel van deze procedure is om wervelstroom in dunne supergeleidende lagen te manipuleren door lokale verticale stress zonder stroom of magnetisch veld toe te passen. De mogelijkheid om de positie van individuele wervelstromen te bepalen is noodzakelijk om te bestuderen hoe wervelstromen met elkaar, met het materiaal en met andere magnetische objecten interageren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een lokale methode is die een zeer effectieve manipulatie van een individuele wervelstroom mogelijk maakt zonder extra fabricagestappen.

We waren voor het eerst getuige van het effect van spanning op submicro en ferromagnetische objecten toen we de SQUID gebruikten om de manier waarop ze hun oriëntatie veranderen als gevolg van stress te beeld te vormen en te onderzoeken. Na dit onderzoek wilden we het effect van lokale spanning op andere nanomagnetische objecten onderzoeken, en het eerste systeem dat we testten is het systeem van wervelstromen in een supergeleider. Bereid eerst een dunne supergeleidende film monster voor.

Verkrijg vervolgens een SQUID-sensor gefabriceerd op een siliconenchip. Poets de chip voorzichtig met niet-magnetisch polijstpapier om een symmetrische punt te vormen die het detectiegebied bevat. Het materiaal moet helemaal worden gepolijst om het detectiegebied bloot te leggen.

Lijm een flexibele cantilever op een geleidende plaat met een diëlektrische laag. Lijm vervolgens de sensorchip op de cantilever. Monteer het monster met vernis of zilverpasta.

Bevestig het vervolgens aan het Z-As Piezo-element. Plaats twee telescopen op vertaalplatformen en verbind de telescopen via een camera met een computer. Verbind de stick slip cursus motion systeemcontroller.

Richt de telescopen op de voor- en zijkant van het chip om optische beeldvorming te bieden. Gebruik de Z-stick slip-fase om het monster ongeveer één micrometer van de sensor te verplaatsen, zodat de sensor in het monster wordt gereflecteerd. Laat het monster niet in contact komen met de sensor.

Controleer de hoeken tussen het chip en zijn reflectie aan beide zijden van de punt wanneer ze vanaf de voorkant worden bekeken. Verplaats vervolgens het monster ongeveer 0,5 tot één millimeter van de sensor om schade aan de SQUID te voorkomen. Draai de uitlijnschroeven zodat de hoeken tussen het chip en zijn reflectie gelijk zijn aan beide zijden van de punt wanneer ze vanaf de voorkant worden bekeken.

Verplaats het monster terug naar ongeveer één micrometer van de sensor en controleer de hoeken opnieuw. Zodra de hoeken gelijk zijn, draai de uitlijnschroeven tot de hoek tussen het chip en zijn reflectie ten minste vier graden is wanneer vanaf de zijkant wordt bekeken, om ervoor te zorgen dat de punt het monster raakt wanneer de wervelstromen worden verplaatst. Het is belangrijk om de sensor onder een hoek te plaatsen, zodat alleen de punt van de sensor het monster raakt.

Op deze manier kan een duidelijk contactpunt worden bepaald. Laad de scankop van het SQUID-systeem in een vier Calvin koelsysteem. Om wervelstromen te genereren, koel het monster af tot 4,2 Calvins in aanwezigheid van een magnetisch veld op basis van de monstersgrootte en het gewenste aantal wervelstromen.

Schakel het magnetische veld uit en zet de SQUID aan. Gebruik de Z-stick slip om het monster dichter bij de sensorchip te brengen. Breng spanning aan tussen de cantilever en de capacitieve detectieplaat om de cantilever in de brugskring te brengen.

Veeg het Z Piezo-element van nul tot 200 volt terwijl u de capaciteit tussen de cantilever en de plaat controleert. Wanneer het monster contact maakt met de sensorchip, zal er een grote verandering in capaciteit optreden. Zodra het monster met succes contact heeft gemaakt met de chip, herhaalt u dit proces op verschillende plaatsen op het monster om het vlak van het monster ten opzichte van de sensor te definiëren.

Om het monster ten opzichte van de sensor te verplaatsen, veegt u de spanning op de X- en Y-Piezo-elementen. Zodra het vlak is gedefinieerd, gebruikt u het Z Piezo-element om het monster te verplaatsen zodat de sensor op een constante hoogte boven het monster scant. Scan rond een voorwerp om de locatie van het centrum ten opzichte van het detectiegebied nauwkeurig te bepalen.

Schakel de SQUID uit en breng vervolgens een spanning aan die groter is dan de touch-down spanning op het Z Piezo-element. Tik op het monster naast het voorwerpcentrum of sleep de sensor langzaam terwijl u in contact bent met het monster naar de gewenste nieuwe voorwerplocatie. Schakel de SQUID weer in en scan het monster op een constante hoogte om de nieuwe voorwerplocatie te bepalen.

Wervelstromen werden gegenereerd op een niobiumdunne filmmonster. Met behulp van deze methode kunnen de wervelstromen in gedefinieerde patronen worden verplaatst. Een voorwerp kan meerdere keren worden verplaatst.

Zelfs nadat dit voorwerp 820 micrometer is verplaatst, bleef het voorwerp stabiel op zijn nieuwe locatie. Het magnetische signaal wordt gemapt door de flux door de SQUID te registreren als functie van positie. Het signaal wordt opgenomen via de pick-up lus van de SQUID.

Echter, contact met het monster wordt gemaakt op de punt van de sensorchip. Deze afstand moet worden gecompenseerd bij het selecteren van een contactlocatie voor voorwerpmanipulatie. In dit geval vindt contact plaats vóór het opnemen van het magnetische signaal.

Als de sensor tijdens een manipulatiescan wordt ingeschakeld, verschijnt het verplaatsingsevenement als een zwakke stap in het signaal. Het voorwerp, geïmager op zijn nieuwe positie, lijkt intact. Deze techniek kan worden toegepast om het effect van lokale mechanische spanning op andere nanomagnetische objecten te bestuderen.

Een effectieve en reproduceerbare manipulatietechniek van nanomagnetische objecten is essentieel om mogelijke toepassingen zoals logica-elementen te bevorderen.