우리는 국부적인 기계적 접촉을 사용하여 얇은 초전도 필름에서 개별 소용돌이를 조작하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법에는 전류, 자기장 또는 추가 제조 단계 적용이 포함되지 않습니다.
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이 논문에서
요약
초록
유형 2 초전도체에서 개별 소용돌이의 국부적이고 결정론적인 조작은 어렵습니다. 개별 소용돌이의 위치를 제어하는 능력은 소용돌이가 서로, 격자 및 다른 자성 물체와 어떻게 상호 작용하는지 연구하는 데 필요합니다. 여기에서는 전류 또는 자기장을 가하지 않고 국부 접촉에 의한 얇은 초전도 필름의 와류 조작에 대한 프로토콜을 제시합니다. 와류는 스캐닝 초전도 양자 간섭 장치(SQUID)를 사용하여 이미지화되며, 압전 소자를 사용하여 실리콘 칩의 끝을 샘플에 밀어 넣어 샘플에 수직 응력을 가합니다. 와류는 샘플을 두드리거나 실리콘 팁으로 스윕하여 이동합니다. 우리의 방법은 필름을 손상시키거나 지형에 영향을 주지 않고 개별 소용돌이를 효과적으로 조작할 수 있습니다. 우리는 소용돌이가 최대 0.8mm의 거리로 어떻게 재배치되었는지 보여줍니다. 소용돌이는 최대 5일 동안 새로운 위치에서 안정적으로 유지되었습니다. 이 방법을 사용하면 소용돌이를 제어하고 이동하여 복잡한 구성을 형성할 수 있습니다. 와류 조작을 위한 이 기술은 와류 기반 논리 장치와 같은 응용 프로그램에서도 구현될 수 있습니다.
서론
소용돌이는 외부 자기장의 존재 제 2 형 초전도체에 형성된 나노 크기의 자성이다. 결함 무료 샘플에서 소용돌이 자유롭게 이동할 수 있습니다. 그러나, 와류에 대한 정력적으로 유리한 감소 초전도의 지역에 소재 결과에 다른 결함. 소용돌이는이 지역 또한 고정 사이트로 알려져을 장식하는 경향이있다. 이 경우에, 와류를 이동 시키는데 필요한 힘은 닝힘보다 커야한다. 이러한 와류 밀도 상호 작용 강도 및 범위 등 와류의 특성을 쉽게 외부 필드, 온도 나 시료의 형상에 의해 결정될 수있다. 이들 특성을 조절하는 기능들을 전자 응용 1,2 쉽게 조정될 수 응집 물질 동작뿐만 아니라 적합한 후보 좋은 모델 시스템 만든다. 각각의 와류의 위치 제어는 LO의 설계에 필수적인학적 요소입니다.
자성 나노 입자의 기계적 제어 전에 달성했다. Kalisky 등은. 최근 복합 산화물 인터페이스 3 강자성 패치에 대한 지역 기계적 응력의 영향을 연구하기 위해 스캔 초전도 양자 간섭 장치 (SQUID)를 사용했다. 이러한 과정에서 최대 1 μN의 힘을 적용하는 시료로 SQUID의 팁을 누르는 접촉 주사하여 ....
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프로토콜
사형 SQUID 시스템에 1.
- 칩 9, 10, 스틱 슬립 거친 모션 스테이지, 미세 운동을위한 압전 기반 스캐너 제조 된 SQUID 센서를 포함하는 주사 SQUID 시스템을 사용합니다. 그림 1을 참조하십시오.
- 픽업 루프 주위 코너에 오징어 칩을 폴란드어. 칩의 재료는 줄곧 픽업 루프를 제거 할 필요가있다.
- 부드럽게 5 μm의 0.5 비자 연마 종이를 사용하여 SQUID을 연마.
주 : 연마 단계 이후 픽업 루프 시료와 근접하거나 접촉 할 수있다.
- 부드럽게 5 μm의 0.5 비자 연마 종이를 사용하여 SQUID을 연마.
직류 (DC) 스퍼터링 니오븀 (Nb) 중 1 종 이상 박막 증착 2.
- 기판을 얻습니다. 본 연구에서는, 산화 규소와 500nm의 붕소 도핑 된 실리콘 기판을 사용한다. 그러한 된 SrTiO3 및 산화 마그네슘과 같은 다른 기판이 가능합니다.
- 기본 pressu 도달챔버 10-7 토르의 재. 프리 스퍼터를 10 분 동안 1.8 Å / s의 증착 속도 2.4 mTorr의 압력에서 아르곤 환경에서 99.95 % Nb를....
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결과
우리의 프로토콜은 성공적으로 Nb를 두 샘플 및 NBN의 구 샘플에서 개인, 잘 분리 와류의 수천 시험 하였다. 우리는 Tc를 상기 샘플을 가열하고, 자기장의 존재하에 다시 4.2 K까지를 냉각하여 동일한 샘플 새로운 와류를 생성한다. 우리가 원하는 선회 밀도를 달성하기 위해, 외부 자계를 선택했다. 우리는 여기서이 실험에서 데이터가 표시됩니다. 이러한 결과는 크리 멘 등에 의해 상세하게 설명되었다. 11.
여기에 설명 된 프로토콜은 다양한 구성 (그림 2)에 와류 제어 조작 할 수 있습니다. 하나의 소용돌이는 1mm (그림 3)까지의 거리에서 이동하고 새로운 위치에서 안정적으로 유지되었다.
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토론
소용돌이의 성공적인 조작은 몇 가지 중요한 단계에 따라 달라집니다. 이 칩의 끝이 샘플과 접촉을 할 첫 번째가 될 것 같은 것이, 각도 센서를 정렬하는 것이 중요합니다. 둘째, 시료에 가해지는 힘이 칩에 장착 된 칸틸 레버의 기계적 특성에 의해 결정된다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 탄성 체제에 가해지는 힘은 후크의 법칙에 의하면, 구부러짐, (X)에 비례한다 :
F = -kx
여기서 k는 재료의 영률 및 물리적 크기에 의해 결정되는 스프링 상수이며, 그리고 주어진다
K = 잇 3 / 4리터 3w
여기서, E는 영률이고 폭이며, L은 길이 w는, t는 빔 두께이다. 구리 캔틸레버를 들어, E = 117 GPa의. 우리의 캔틸레버는 K = 0.35 N / m를 제공하는 3 mm 폭 10.7 mm 길이, 0.017 mm 두께이었다. Z 축 피에조의 전압은 1 V .......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
우리는 초전도 필름을 제공하는 바 - 일란 대학의 A. Sharoni 감사합니다. 이 연구는 유럽 연구위원회 그랜트 ERC-2014-STG- 639792에 의해 지원되었다, 마리 퀴리 경력 통합 그랜트 FP7-PEOPLE-2012-CIG-333799, 이스라엘 과학 재단 그랜트 ISF-13분의 1,102.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 스틱 슬립 거친 모션 시스템 | attocube | ANPx-101 | x,y 모션 |
| 스틱 슬립 거친 모션 시스템 | attocube | ANPz-101 | z 모션 |
| 스틱 슬립 거친 모션 시스템 컨트롤러 | Attocube | ANC 300 | |
| 고전압 증폭기 | Attocube | ANC 250 | |
| 데이터 수집 카드 | National Instruments | NI PCIe-6363 | |
| 피에조 요소 | 피에조 시스템 Inc | T2C | 비자성 |
| 저잡음 전압 프리앰프 | Stanford Research Systems | SR 560 | |
| 커패시턴스 브리지 | General Radio | 1615A | |
| 망원경 | NAVITAR | 1-504516 | |
| 카메라 | MOTICAM | MP2 | |
| 듀어 | Cryofab | N/A | |
| 인서트 | ICE 옥스포드 | N/A | |
| 뮤메탈 실드 | Amuneal | N/A | |
| 진공 캡 | ICE 옥스포드 | N/A | |
| 스퍼터링 시스템 | AJA international Inc | N/A | |
| 랩핑 필름 | 3M | 261X | 비자성 |
| Nb 타겟 | 커트 J. 레스커 | EJTNBXX351A2 | |
| GE Varnish | CMR-Direct | 02-33-001 | 극저온 히트싱크 |
| 용 실버 페이스트 | 구조 프로브 Inc | 05063-AB |
참고문헌
- Olson Reichhardt, C. J., Hastings, M. B. Do Vortices Entangle? Phys. Rev. Lett. 92, 157002(2004).
- Milošević, M. V., Berdiyorov, G. R., Peeters, F. M. Fluxonic cellular automata. Appl. Phys. Lett. 91, 212501(2007).
- Kalisky, B., et al. Scanning Probe Manipulation of Magnetism....
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재인쇄 및 허가
