Сканирование СКВИД Исследование вихревых Манипуляции с местным представителем компании

Общая цель этой процедуры заключается в манипулировании вихрями в тонких сверхпроводящих пленках под действием локального вертикального напряжения без приложения тока или магнитного поля. Возможность управления положением отдельных вихрей необходима для того, чтобы изучить, как вихри взаимодействуют друг с другом, с материалом и с другими магнитными объектами. Основное преимущество этой методики заключается в том, что это локальный метод, который позволяет очень эффективно манипулировать отдельным вихрем без дополнительных этапов изготовления.

Впервые мы стали свидетелями влияния деформации на субмикро- и ферромагнитные объекты, когда использовали SQUID для визуализации и изучения того, как они меняют свою ориентацию в результате напряжения. После этого исследования мы хотели изучить влияние локального напряжения на другие наномагнитные объекты, и первой системой, которую мы протестировали, была система вихрей в сверхпроводнике. Для начала подготавливаем тонкий образец сверхпроводящей пленки.

Затем получите датчик SQUID, изготовленный на кремниевом чипе. Аккуратно отполируйте чип немагнитной полировальной бумагой, чтобы получилась симметричная точка, содержащая зону восприятия. Материал должен быть отполирован до упора, чтобы обнажить зону восприятия.

Приклейте гибкий кантилевер к проводящей пластине с диэлектрическим слоем. Затем приклейте чип датчика к консоли. Закрепите образец лаком или серебристой пастой.

Затем прикрепите его к пьезоэлементу Z-оси. Установите два телескопа на сценах для трансляции и подключите телескопы к компьютеру через камеру. Подключите контроллер системы движения курса пробуксовки.

Направьте телескопы на переднюю и боковую части чипа для получения оптического изображения. Используя скользящий столик Z-stick, переместите образец примерно на один микрометр от датчика, чтобы датчик отразился на образце. Не допускайте контакта образца с датчиком.

Проверьте углы между стружкой и ее отражением с обеих сторон наконечника при взгляде спереди. Затем переместите образец примерно на 0,5-1 миллиметр от датчика, чтобы предотвратить повреждение SQUID. Поверните юстировочные винты так, чтобы углы между стружкой и ее отражением были одинаковыми с обеих сторон наконечника при взгляде спереди.

Переместите образец обратно примерно на один микрометр от датчика и снова проверьте углы. Как только углы сравняются, вращайте юстировочные винты до тех пор, пока угол между чипом и его отражением не составит не менее четырех градусов при взгляде сбоку, чтобы убедиться, что наконечник соприкасается с образцом при перемещении вихрей. Важно выровнять датчик под углом так, чтобы с образцом касался только наконечник датчика.

Таким образом, можно определить четкую точку контакта. Загрузите сканирующую головку системы SQUID в систему охлаждения с четырьмя Calvin. Чтобы создать вихри, охладите образец до 4,2 Кэлвинов в присутствии магнитного поля в зависимости от размера образца и желаемого количества вихрей.

Выключите магнитное поле, и включите SQUID. С помощью накладки Z-stick переместите образец ближе к чипу датчика. Подайте напряжение между консолью и пластиной обнаружения емкости, чтобы подключить консоль к цепи моста.

Развертите Z-пьезоэлемент в диапазоне от нуля до 200 вольт, контролируя емкость между консолью и пластиной. Когда образец соприкасается с чипом датчика, произойдет большое изменение емкости. После того, как образец успешно соприкоснулся с чипом, повторите этот процесс в нескольких местах образца, чтобы определить плоскость образца относительно датчика.

Чтобы переместить образец относительно датчика, развертите напряжение на элементах X и Y Piezo. После определения плоскости используйте элемент Z Piezo для перемещения образца так, чтобы датчик сканировал на постоянной высоте над образцом. Сканируйте вокруг одного вихря, чтобы точно определить расположение его центра относительно зоны обнаружения.

Выключите SQUID, а затем подайте напряжение, превышающее напряжение приземления, на элемент Z Piezo. Либо коснитесь образца рядом с центром вихря, либо медленно перетащите датчик во время контакта с образцом в нужное новое местоположение вихря. Снова включите SQUID и отсканируйте образец на постоянной высоте, чтобы определить новое местоположение вихря.

Вихри генерировались на образце тонкой пленки ниобия. Используя этот метод, вихри могут быть преобразованы в определенные шаблоны. Вихрь может перемещаться несколько раз.

Даже после перемещения этого вихря на 820 микрометров вихрь оставался стабильным на своем новом месте. Магнитный сигнал отображается путем записи потока через SQUID в зависимости от положения. Сигнал записывается через петлю захвата SQUID.

Однако контакт с образцом осуществляется на кончике сенсорного чипа. Это расстояние необходимо компенсировать при выборе места контакта для работы с вихрем. В этом случае контакт происходит до регистрации магнитного сигнала.

Если датчик включен во время манипуляционного сканирования, событие смещения отображается в сигнале как слабый шаг. Вихрь, изображенный в его новом положении, кажется неповрежденным. Эта методика может быть применена для изучения влияния локального механического напряжения на другие наномагнитные объекты.

Эффективная и воспроизводимая техника манипулирования наномагнитными объектами имеет важное значение для продвижения возможных применений, таких как логические элементы.