Digitalizar Estudo SQUID de Manipulação Vortex por contato local

Resumo

Apresentamos um protocolo para manipulação de vórtices individuais em filmes supercondutores finos, usando contato mecânico local. O método não inclui a aplicação de corrente, campo magnético ou etapas adicionais de fabricação.

Resumo

A manipulação determinística local de vórtices individuais em supercondutores tipo 2 é um desafio. A capacidade de controlar a posição de vórtices individuais é necessária para estudar como os vórtices interagem uns com os outros, com a rede e com outros objetos magnéticos. Aqui, apresentamos um protocolo para manipulação de vórtices em filmes supercondutores finos por contato local, sem aplicação de corrente ou campo magnético. Os vórtices são fotografados usando um dispositivo de interferência quântica supercondutora de varredura (SQUID), e a tensão vertical é aplicada à amostra empurrando a ponta de um chip de silício para dentro da amostra, usando um elemento piezoelétrico. Os vórtices são movidos batendo na amostra ou varrendo-a com a ponta de silicone. Nosso método permite a manipulação eficaz de vórtices individuais, sem danificar o filme ou afetar sua topografia. Demonstramos como os vórtices foram realocados a distâncias de até 0,8 mm. Os vórtices permaneceram estáveis em seu novo local por até cinco dias. Com este método, podemos controlar vórtices e movê-los para formar configurações complexas. Esta técnica para manipulação de vórtices também pode ser implementada em aplicações como dispositivos lógicos baseados em vórtices.

Introdução

Vórtices são objetos magnéticos em nanoescala, formada em tipo 2 supercondutores na presença de um campo magnético externo. Em uma amostra livre de defeitos, vórtices podem se mover livremente. No entanto, diferentes defeitos no resultado de material nas regiões da supercondutividade reduzida que são energeticamente favorável para vórtices. Vórtices tendem a decorar estas regiões, também conhecidos como os locais de fixação. Neste caso, a força necessária para mover um vórtice deve ser maior do que a força de fixação. Propriedades de vórtices, tais como a densidade de vórtice, a força interacção e gama, pode ser facilmente determinada por um campo externo, a temperat....

Protocolo

1. O acesso a um Sistema de Digitalização SQUID

1. Use um sistema de SQUID de digitalização que inclui um sensor SQUID fabricado num chip de ^{9, 10,} vara deslizamento estágio movimento grosseiro, e um scanner baseado em piezo para o movimento bem. Veja a Figura 1.
2. Polir o chip SQUID em um canto em torno do laço de recolhimento. O material do chip tem de ser removido todo o caminho para o circuito de captação.
   1. Gentilmente polir o SQUID, usando um 5-0,5 mm de papel de polimento não magnético.
      NOTA: Após a fase de polimento do circuito de captação pode ser posta ....

Resultados

O protocolo foi testado com sucesso em milhares de vórtices individuais, bem separadas em duas amostras de Nb, e nove amostras de NBN. Geramos novos vórtices sobre a mesma amostra por aquecimento da amostra acima de Tc, e arrefecendo-o de volta para 4,2 K na presença de um campo magnético. Nós escolhemos o campo magnético externo para atingir a densidade desejada vórtice. Mostramos aqui dados a partir destas experiências. Estes resultados foram descritos em detalhe por Kremen et ai.<.......

Discussão

manipulação bem sucedida de vórtices depende de vários passos críticos. É importante para alinhar o sensor a um ângulo, de tal modo que a ponta do chip será o primeiro a fazer o contacto com a amostra. Em segundo lugar, é importante notar que a força exercida sobre a amostra é determinada pelas propriedades mecânicas do cantilever que o chip é montado. No regime elástica, a força exercida é proporcional à deflexão, X, de acordo com a lei de Hooke:
F = -kx

Onde k é a constante da mola,.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
sistema de movimento grosseiro de deslizamento de vara	attocube	ANPx-101	x, y sistema
movimento grosso de deslizamento de vara	de movimento attocube	ANPz-101 controlador de	de deslizamento
vara	Attocube	ANC 300
amplificador de alta tensão	Attocube	ANC 250
cartão de aquisição de dados	National Instruments	NI  PCIe-6363
elementos piezoelétricos	Piezo Systems Inc	T2C	pré-amplificador de
tensão de baixo ruído	Stanford Research Systems	SR 560
ponte de capacitância	General Radio	1615A
telescópio	NAVITAR	1-504516
câmera	MOTICAM	MP2
dewar	Cryofab	N / A
inserir	ICE oxford	N / A
Mu-metal shield	Amuneal	N / A
tampa de vácuo	ICE oxford	N / A
sistema de pulverização catódica	AJA international Inc	N / A
filme de lapidação	3M	261X	alvo não magnético
Nb Kurt	J. Lesker	EJTNBXX351A2
Verniz GE	CMR-Direct	02-33-001	para dissipador de calor criogênico
Pasta de prata	Structure Probe Inc	05063-AB

de sistema de movimento grosso de de movimento z não magnético