Biz süperiletken filmler sağlamak için Bar-Ilan Üniversitesi&#39;nden A. Sharoni teşekkür ederim. Bu araştırma, Avrupa Araştırma Konseyi Hibe ERC-2014-STG- 639792 tarafından desteklenen, Marie Curie Kariyer Entegrasyon Hibe FP7-PEOPLE-2012-CIG-333799 ve İsrail Bilim Vakfı Hibe ISF-1102-1113.

Bir Tarama KALAMAR Sistemine 1. Erişim <ol><li> Bir çip 9, 10, sopa kayma kaba hareket aşamasında ve ince hareket için bir piezo-tabanlı tarayıcı üzerinde fabrikasyon bir KALAMAR sensörü içeren bir tarama KALAMAR sistemi kullanın. Bkz: Şekil 1. </li><li> pikap döngü etrafında bir köşeye KALAMAR çipi parlatın. çip malzemesi tüm yol alma döngü kaldırılması gerekiyor. <ol><li> Yavaşça 5 mikron 0.5 manyetik olmayan parlatma kağıt kullanarak, SQUID lehçe. NOT: parlatma aşamadan sonra pikap döngü örneği ile, yakın, ya da temas getirilebilir. </li></ol></li></ol> Doğru Akım (DC) püskürtme ile Niyobyum (Nb) İnce Film 2. Biriktirme <ol><li> Bir alt-tabakanın elde edilir. Bu çalışma, silikon oksit, 500 nm olan bir bor içerikli silikon bir alt-tabakanın kullanımı. Böyle SrTiO ve MgO gibi diğer alt tabakalar mümkündür. </li><li> Bir baz pressu ulaşmakodasında 10 -7 Torr yeniden. Ön sputter 10 dakika için 1.8 a / s bir depozisyon oranı 2.4 mTorr basıncında bir argon ortamında% 99,95 Nb hedefi, oda sıcaklığında buharlaştırma odasını. Odasındaki taban basıncı az 10 -7 Torr olduğunda bırakma işlemi sadece başlayabilirsiniz unutmayın. Basınç öncesi püskürtme aşaması yüksek yineleyin ise. </li><li> odasında yerleştirilmesidir. </li><li> 1.8 a / s &#39;lik bir yerleştirme oranı 2.4 mTorr basıncında argon ortamında,% 99.95 Nb hedeften oda sıcaklığında püskürtülerek Deposit Nb ince film. </li></ol> 3. Numune ucu Hizalama <ol><li> girdapları taşırken çip ucu örneği ile temas edinceye kadar bu aşamada, numune ile sensör çipi aynı hizaya getirin. Bunu elde etmek için, en az 4 ° &#39;lik bir hizalama açı kullanılır. </li><li> bir dielektrik tabaka, bir iletken plaka üzerinde, esnek bir konsol Tutkal. Ardından, KALAMAR chi tutkalkonsol üzerinde s. konsol ve statik plakası arasındaki kapasitans numune ve uygulanan stres ölçüde temas belirler. </li><li> mikroskop yük örneği. belirlenmiş bir örnek örnek Tutkal bir cila veya gümüş macun kullanarak monte edin. Z piezo elemanı (Şekil 1a) için montaj Tutkal. </li><li> Bir kontrolöre sopa kayma kaba hareket sistemini bağlayın. </li><li> ön ve çip yan - iki açıdan optik görüntüleme ayarlayın. çip ön ve yanlarından birine yönlendirilir için aşamaları üzerine yerleştirilmiş iki teleskop kullanın. </li><li> sensörün yansıma numunesi üzerinde görünür böylece Z sopa kayma kaba hareket sahne kullanarak, sensörden 1 um mesafeye örnek taşıyın. NOT: SQUID zarar verebilir bu aşamada numune ve sensör arasında bağlantı kurun. </li><li> S zarar görmesini önlemek için Z sopa kayma kaba hareket sahne kullanılarak 1 mm uzakta sensörden - 0.5 örnek TaşıSTERLİN. </li><li> Eşit ön açıları elde etmek için hizalama vidaları (Şekil 1a) döndürün (yani, Şekil 1c görüldüğü gibi çipin ucu yanları, onun yansıması ile yapmak açıları). </li><li> algılayıcıdan 1 um&#39;lik bir mesafe için örnek getirin. açıları kontrol edin ve gerekirse adım 3.7 ve 3.8 tekrarlayın. </li><li> Sensör ve örnek (Şekil 1d) arasında 4 derecelik bir açı elde etmek için hizalama vidaları döndürün. çip ucu numunesi ile temas eder bir parçası olduğundan emin olun. </li></ol> 4. Ölçümler <ol><li> 4 K soğutma sistemi tarama kafası (Şekil 1a) yükleyin. NOT: Tarama kafası soğuk plaka bağlı ve bir vakum can çevrili olmalıdır. Dış manyetik alan (birkaç Gauss düşük alanlar bu çalışma için yeterli) uygulanması için teneke etrafında bir bobin tel. Mu-metal kalkan ile bu kurulumu örtün. </li><li> Magne mevcudiyetinde serintik alan, mikroskop çevreleyen bobin üzerinden akım uygulanarak. İstenilen girdap yoğunluğu elde etmek için dikkatli alan kuvvetini seçin. Bekleme süresi alanını hesaplamak için 1Φ 0 = 20.7 G / um 2 kullanın. Örneğin, bir 10 um 10 tarafından um alanında 10 girdapların için, 2.07 G. geçerlidir </li><li> (10 K üzerinde, Nb için ısı) süperiletkenlik geçiş sıcaklığının üzerinde yeni bir girdap yoğunluk ısı örnek değiştirmek için. Yeni bir alan uygulayın. </li><li> 4.2 K. Serin örnek </li><li> manyetik alan kapatın. SQUID açın. </li><li> sopa kayma kaba hareket sistemini kullanarak SQUID yakın örnek taşıyın. <ol><li> KALAMAR çip yakın örnek taşımak için Z-sopa kayma küp artan gerilimler uygulayın. </li><li> Bir kapasitans köprüsü (tipik 0.1-1 V) ile kapasitans okumak için konsol ve plaka arasındaki gerilim uygulanmalıdır. </li><li> Z piezo elemanı gerilimi Sweep. konsol ve plat arasındaki kapasitans ölçüne. kapasitans büyük bir değişiklik olursa, örnek SQUID çip ile temas halindedir. </li><li> Örnek çipi ile temas yapmadıysanız, adımları yineleyin 4.6.1-4.6.3 temas görülünceye kadar. </li><li> İsteğe bağlı: o kişi düşük voltajlı (0 - Z piezo uygulanan 10 V) oluşur, böylece ucu ve numune arasındaki mesafeyi ayarlamak için kurs hareketi kullanın. </li><li> temas olduğunda, tekrar yüzeyinin eğim açılarının belirlenmesi ve sensöre göre numune düzlemini tanımlamak için çeşitli konumlarda 4.6.2-4.6.3 adımları. </li></ol></li><li> sensöre numunenin taşımak için X ve Y, piezo elemanları üzerindeki voltajı hareket ettirin. Girdap dağılımının haritasının çıkartılması için, uç ve örnek arasındaki temas olmaksızın, örneğin üzerine sabit bir yükseklikte tarar. X ve Y yerlere göre Z piezo gerilimi değiştirerek sabit tarama yüksekliğe ulaşmak ve 4.6 tanımlanan düzleme. </li><li> bir girdap seçin ve arou taramand tam da merkezinde konumunu belirlemek için. girdap konum değil temas noktasına, kalamar en pikap döngü göreceli olduğunu unutmayın. </li><li> SQUID kapatın. </li><li> Bir sonraki girdap merkezine z piezo ve ya musluğa touchdown geriliminden daha yüksek bir gerilim uygulayın ya da istenilen bir yere numune üzerinde yavaş yavaş (numune ile temas halinde) sensörüne sürükleyerek girdap süpürün. girdap dokunun doğru veya süpürme yönde hareket edecektir. Tipik değerler 2-5 V uygulanacak z piezo gerilimine eklemek için </li><li> SQUID açın. </li><li> temas etmeden sabit bir yükseklikte tekrar görüntü girdap yeni konumunu bulmak için. </li></ol>

<ol>
	<li>Olson Reichhardt, C. J., Hastings, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+Vortices+Entangle?.">Do Vortices Entangle?.</a> Phys. Rev. Lett. 92, 157002 (2004).</li><li>Milo&#353;evi&#263;, M. V., Berdiyorov, G. R., Peeters, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluxonic+cellular+automata.">Fluxonic cellular automata.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 212501 (2007).</li><li>Kalisky, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Probe+Manipulation+of+Magnetism+at+the+LaAlO3/SrTiO3+Heterointerface.">Scanning Probe Manipulation of Magnetism at the LaAlO3/SrTiO3 Heterointerface.</a> Nano Lett. 12, 4055-4059 (2012).</li><li>Silva, C. C. D. S., Van de Vondel, J., Morelle, M., Moshchalkov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+multiple+reversals+of+a+ratchet+effect.">Controlled multiple reversals of a ratchet effect.</a> Nature. 440, 651-654 (2006).</li><li>Kalisky, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+single+vortices+in+grain+boundaries:+I-V+characteristics+on+the+femtovolt+scale.">Dynamics of single vortices in grain boundaries: I-V characteristics on the femtovolt scale.</a> Appl. Phys. Lett. 94, 202504 (2009).</li><li>Embon, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+dynamics+and+pinning+of+single+vortices+in+superconductors+at+nanometer+scales.">Probing dynamics and pinning of single vortices in superconductors at nanometer scales.</a> Sci. Rep. 5, 7598 (2015).</li><li>Auslaender, O. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+individual+isolated+vortices+in+a+cuprate+superconductor.">Mechanics of individual isolated vortices in a cuprate superconductor.</a> Nature Phys. 5, 35-39 (2008).</li><li>Kalisky, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior+of+vortices+near+twin+boundaries+in+underdoped+Ba(Fe1-xCox)2As2.">Behavior of vortices near twin boundaries in underdoped Ba(Fe1-xCox)2As2.</a> Phys. Rev. B. 83, 064511 (2011).</li><li>Huber, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gradiometric+micro-SQUID+susceptometer+for+scanning+measurements+of+mesoscopic+samples.">Gradiometric micro-SQUID susceptometer for scanning measurements of mesoscopic samples.</a> Rev. Sci. Instrum. 79, 053704 (2008).</li><li>Koshnick, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+terraced+scanning+super+conducting+quantum+interference+device+susceptometer+with+submicron+pickup+loops.">A terraced scanning super conducting quantum interference device susceptometer with submicron pickup loops.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 243101 (2008).</li><li>Kremen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Control+of+Individual+Superconducting+Vortices.">Mechanical Control of Individual Superconducting Vortices.</a> Nano Lett. 16, 1626-1630 (2016).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

vortices Başarılı manipülasyon birçok kritik adımlar bağlıdır. Çip ucu numunesi ile temas kurmaya ilk olacak şekilde, bir açıyla sensörü hizalamak için önemlidir. İkinci olarak, örnek üzerine uygulanan kuvvet çip monte edilir konsol mekanik özellikleri ile belirlenir dikkat etmek önemlidir. Elastik rejimde, uygulanan kuvvet Hooke yasasına göre, saptırma, x orantılıdır: F = -kx Burada K malzemenin Young modülü ve fiziksel boyutları tarafından belirlenen yay sabiti vardır ve verilir k = Et 3 / 4L 3 W Burada, E, Young modülüdür genişliği ve L uzunluğu, W, T, kirişin kalınlığıdır. Bir bakır konsol için, E = 117 GPa. Bizim konsol k = 0.35 N / m vermek, hangi 3 mm genişliğinde ve 10.7 mm uzunluğunda, 0.017 mm kalınlığında oldu. Z piezo gerilim 1 V belo ikengol W, saptırma 1.6 um idi. Bu 0.56 μN bir kuvvet verir. Istenilen kuvveti elde etmek için, düzgün konsol malzeme ve boyutlar seçmek önemlidir. SQUID tarafından taranan olarak girdap yeri alma döngü göreceli olduğuna dikkat etmek de önemlidir ve temas noktası çip ve parlatma boyutuna göre pikap döngü yerinden emin olun. Bu yer değiştirme çipin ucu girdap yere yakın temas edinceye sigortalamak için dokunun olay veya kişi tarama konumunu seçerken hesaba olmaktır. Bir girdap, numune içine sert ucu iterek daha uzun bir süre için örnek basarak veya çivileme kuvvetini aşabilmesi ve vorteks yerinden edebilir numune üzerinde daha yavaş ucu sürükleyerek daha fazla stres uygulayarak, temas taradıktan sonra yerinden değil ise. Örnek işlenmesini hafızasını yoktuüzerinde; Bu süperakıskan yoğunluğa karşı gelen bir numune diamagnetizma bir değişiklik, hem de numunenin topografyasına değişiklik olmadı. Yeni girdap konfigürasyonları yeniden ısıtma ve önceki manipülasyon ya da 11 belleği göstermemiştir manyetik alanın varlığında, soğutulduktan sonra oluşturulan. Önerilen yöntem, iletişim alanına ve büyüklüğü ile sınırlıdır. teknik ince ayar vortekslerini yer potansiyeline sahiptir, ancak bugüne kadar biz (100 nm kadar 1 um) yonga oldukça büyük, cilalı ipuçları için protokol yeteneklerini ortaya koymuştur. ucu Karakterizasyonu suşu degradeler bilmek için gereklidir. Sonuç olarak, protokol düşük sıcaklıklarda ve numunenin daha fazla üretim olmadan ince filmlerin süperiletken bireysel girdapların manipülasyon için izin verir. tasarımında uygulamalar olabilir girdapların konumunu kontrol etme yeteneği Hakimtemelli mantık kapıları, yanı sıra diğer vortices, kafes ve diğer manyetik parçacıklarla vortices etkileşimleri çalışma akı.

Girdaplar dış manyetik alanın varlığında tip 2 Süperiletkenlerde oluşan nano manyetik nesneler vardır. Bir kusur ücretsiz örneğinde, girdaplar serbestçe hareket edebilir. Ancak, girdapların için enerjik elverişli azaltılmış süperiletkenlik bölgelerinde maddi sonuç farklı kusurlar. Girdaplar bu bölgeleri, aynı zamanda çivileme siteleri olarak bilinen dekore eğilimindedir. Bu durumda, bir girdap hareket ettirmek için gerekli olan kuvvet sabitleme kuvvetinden daha büyük olması gerekmektedir. Bu girdap yoğunluğu, etkileşim gücü ve aralık gibi girdapların, özellikleri, kolayca dış alanı, sıcaklık, ya da numune geometrisi ile belirlenebilir. Bu özellikleri kontrol etme yeteneği, onları, elektronik uygulamaları 1, 2, kolayca ayarlanabilir yoğun madde davranışı, hem de müsait adaylar için iyi bir model sistemi sağlar. Bireysel vortices yerini kontrolü, lo tasarımı için gerekli olanrahi elemanları. Manyetik nanopartiküller mekanik kontrolü daha önce elde edilmişti. Kalisky ve diğ. Son zamanlarda kompleks oksit arayüzleri 3 ferromanyetik yamalar yerel mekanik stres etkisini incelemek için tarama süperiletken kuantum girişim cihazı (SQUID) kullanılır. Onlar süreçte kadar 1 μN bir güç uygulayarak, numunenin içine SQUID ucu basarak temas tarayarak yama yönünü değiştirmek için başardık. Biz girdapları taşımak için bizim protokolde benzer bir yöntem kullandık. Girdap manipülasyon Mevcut çalışmalarda, hareket ve böylece Lorentz kuvveti 4, 5, 6 oluşturma, numune akımı uygulanarak elde edildi. bu yöntem etkili olsa da, yerel değildir ve tek bir girdap kontrol etmek amacıyla, ek bir üretim gereklidir. Girdaplar da Manip olabilirmanyetik kuvvet mikroskopu (MFM) veya kalamar alan sargısı 7, 8, örneğin, harici bir manyetik alan uygulayarak ile düzenlenmiştir. Bu yöntem etkili ve yerel, ama bu araçlar tarafından uygulanan kuvvet küçük ve sadece süperiletken kritik sıcaklığına yakın yüksek sıcaklıklarda çivileme kuvvetini üstesinden gelebilir. Bizim protokol örneğinin ek imalat olmaksızın düşük sıcaklıklarda (4 K) etkili, yerel müdahale etmenizi sağlar. Biz tarama KALAMAR mikroskopi kullanılarak görüntü girdapları. Sensör bir köşeye cilalı ve esnek bir konsol üzerinde yapıştırılmış bir silikon çip üzerinde imal edilir. Konsol yüzeyinin kapasitif algılama için kullanılır. temas noktası çip ucunda, böylece çip, örnek bir açı ile yerleştirilir. Bu numune içine çip iterek kadar 2 μN kuvvetleri uygulanır. Biz piezo elemanları tarafından SQUID örnek göreli hareket ettirin. Biz hareketBir girdaba yanında, ya da onu süpürme girdap dokunarak silikon ucu dokunarak girdap.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="837">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">stick slip coarse motion system</td>
			<td style="width:207px;">attocube</td>
			<td style="width:135px;">ANPx-101</td>
			<td style="width:199px;">x,y motion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">stick slip coarse motion system</td>
			<td style="width:207px;">attocube</td>
			<td style="width:135px;">ANPz-101</td>
			<td>z motion</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:299px;">stick slip coarse motion system controller</td>
			<td style="width:207px;">Attocube</td>
			<td style="width:135px;">ANC 300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">high voltage amplifier</td>
			<td style="width:207px;">Attocube</td>
			<td style="width:135px;">ANC 250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">data acquisition card</td>
			<td style="width:207px;">National Instruments</td>
			<td style="width:135px;">NI&#160;PCIe-6363</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">piezo elements</td>
			<td style="width:207px;">Piezo Systems Inc</td>
			<td style="width:135px;">T2C</td>
			<td>non magnetic</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:299px;">low noise voltage preamplifier</td>
			<td style="width:207px;">Stanford Research Systems</td>
			<td style="width:135px;">SR 560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">capacitance bridge</td>
			<td style="width:207px;">General Radio</td>
			<td style="width:135px;">1615A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">telescope</td>
			<td style="width:207px;">NAVITAR</td>
			<td style="width:135px;">1-504516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">camera</td>
			<td style="width:207px;">MOTICAM</td>
			<td style="width:135px;">MP2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">dewar</td>
			<td style="width:207px;">Cryofab</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">insert</td>
			<td style="width:207px;">ICE oxford</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Mu-metal shield</td>
			<td style="width:207px;">Amuneal</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">vacuum cap</td>
			<td style="width:207px;">ICE oxford</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">sputtering system</td>
			<td style="width:207px;">AJA international Inc</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">lapping film</td>
			<td style="width:207px;">3M</td>
			<td style="width:135px;">261X</td>
			<td>non magnetic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Nb target</td>
			<td style="width:207px;">Kurt J. Lesker</td>
			<td style="width:135px;">EJTNBXX351A2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">GE Varnish</td>
			<td style="width:207px;">CMR-Direct</td>
			<td style="width:135px;">02-33-001</td>
			<td>for cryogenic heatsinking</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:299px;">Silver paste</td>
			<td style="width:207px;">Structure Probe Inc</td>
			<td style="width:135px;">05063-AB</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scanning squid study of vortex manipulation by local contact

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual vortices is necessary in order to study how vortices interact with each other, with the lattice, and with other magnetic objects. Here, we present a protocol for vortex manipulation in thin superconducting films by local contact, without applying current or magnetic field. Vortices are imaged using a scanning superconducting quantum interference device (SQUID), and vertical stress is applied to the sample by pushing the tip of a silicon chip into the sample, using a piezoelectric element. Vortices are moved by tapping the sample or sweeping it with the silicon tip. Our method allows for effective manipulation of individual vortices, without damaging the film or affecting its topography. We demonstrate how vortices were relocated to distances of up to 0.8 mm. The vortices remained stable at their new location up to five days. With this method, we can control vortices and move them to form complex configurations. This technique for vortex manipulation could also be implemented in applications such as vortex based logic devices.

Bizim protokolü başarılı bir şekilde Nb, iki numune ve NBN dokuz numunelerdeki tek tek, iyi ayrılmış girdapların bin üzerinde test edilmiştir. Tc Yukarıdaki örnek ısıtılması, ve manyetik alanın varlığında Lütfen 4.2 K soğutmak suretiyle aynı numune üzerinde yeni girdapları oluştururlar. Biz arzu girdap yoğunluğu elde etmek için dış manyetik alan seçti. Biz burada bu deneylerden gelen verileri göstermektedir. Bu sonuçlar, Kremen ve arkadaşları tarafından ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. 11. Burada açıklanan protokol çeşitli konfigürasyonlarda (Şekil 2), girdapların kontrol müdahale edilebilmesini sağlar. Tek girdaplar 1 mm (Şekil 3) kadar mesafeler boyunca taşındı ve yeni yerlerde stabil kaldı. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54986/54986fig1.jpg" /> Şekil 1. Tarama KALAMAR sistemi. (A) tarama kafası. (B) alanın Genişletilmiş verilmedi çember (a). (C) Numune sensörü ön açısı. açılar a ve çip ve örnek onun yansıması arasındaki β her iki tarafta eşit olmalıdır. (D) detektör ve örnek arasındaki seçilen hizalama açısı. çip ve yansıma arasındaki açı iki kez en az 4 ° olmalıdır istenilen açı vardır. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54986/54986fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54986/54986fig2.jpg" /> Girdapların Şekil 2. Manipülasyon Magne varlığında örnek soğutulduktan sonra (a) İlk yapılandırma mektup B&#39;yi oluşturmak içintik alan. (B) girdapları taşındıktan sonra yeni bir yapılandırma, mektup B şeklindeki <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54986/54986fig2large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54986/54986fig3.jpg" /> 820 mikron bir mesafe üzerinden sürükleyerek, bir tek girdap 3. Çeşitli manipülasyonlar Şekil. Ankastre: (a) tek bir girdap. Anahtar deliği şekli manyetik sinyal ve sensörün nokta dağılım fonksiyonu arasında konvolüsyon kaynaklanmaktadır. (B) SQUID ile temas halinde bir tarama döndü. girdap ilk konumu resmin solunda yer almaktadır. girdap sağ ucunda ve artık hamle olarak taşındı kadar sinyalin tepe, vorteks ile sağa hareket eder. (C) temas halinde bir tarama bir kroki.tarama alınan girdap konum ucundan mahsup pikap döngü, göreli ise sensörün ucu, numune ile temas kurmaya ilk. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54986/54986fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact at JoVE.com

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

We present a protocol for manipulation of individual vortices in thin superconducting films, using local mechanical contact. The method does not include applying current, magnetic field or additional fabrication steps.

Yerel İletişim tarafından Vortex Manipülasyon KALAMAR Çalışması taranması

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

scanning-squid-study-of-vortex-manipulation-by-local-contact

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

6.8K Görüntüleme.  Bar-Ilan University. We present a protocol for manipulation of individual vortices in thin superconducting films, using local mechanical contact. The method does not include applying current, magnetic field or additional fabrication steps. 

Video: Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the electronic quantum structure of small systems - including individual atomic dopants in semiconductors. Here we present a capacitance-based method, known as Subsurface Charge Accumulation (SCA) imaging, which is capable of resolving single-electron charging while achieving sufficient spatial resolution to image individual atomic dopants. The use of a capacitance technique enables observation of subsurface features, such as dopants buried many nanometers beneath the surface of a semiconductor material1,2,3. In principle, this technique can be applied to any system to resolve electron motion below an insulating surface.
As in other electric-field-sensitive scanned-probe techniques4, the lateral spatial resolution of the measurement depends in part on the radius of curvature of the probe tip. Using tips with a small radius of curvature can enable spatial resolution of a few tens of nanometers. This fine spatial resolution allows investigations of small numbers (down to one) of subsurface dopants1,2. The charge resolution depends greatly on the sensitivity of the charge detection circuitry; using high electron mobility transistors (HEMT) in such circuits at cryogenic temperatures enables a sensitivity of approximately 0.01 electrons/Hz&frac12; at 0.3 K 5.

Scanning-probe single-electron capacitance spectroscopy facilitates the study of single-electron motion in localized subsurface regions. A sensitive charge-detection circuit is incorporated into a cryogenic scanning probe microscope to investigate small systems of dopant atoms beneath the surface of semiconductor samples.

Tarama-prob Tek elektron Kapasite Spektroskopisi

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

Mühendislik

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Tek GaN Nanotel Cihazlar İletişim arabirimleri Analizi

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Organofosfor Bileşikleri Kullanma Silikon Yüzeyler ve Nanotellerin monolayer İletişim Doping

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM)

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of micro-characterization, plays an important role. Commonly, different techniques like X-ray computed tomography (CT), light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM) are used separately. Similarly, the results have to be treated for each technique independently. Here a comprehensive study is shown which demonstrates the potentials leveraged by linking CT, LM and SEM. In depth characterization is performed on a white emitting LED, which can be operated throughout all characterization steps. Major advantages are: planned preparation of defined cross sections, correlation of optical properties to structural and compositional information, as well as reliable identification of different functional regions. This results from the breadth of information available from identical regions of interest (ROIs): polarization contrast, bright and dark-field LM images, as well as optical images of the LED cross section in operation. This is supplemented by SEM imaging techniques and micro-analysis using energy dispersive X-ray spectroscopy.

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography CT and Light Microscopy LM Correlated with Scanning Electron Microscopy SEM

A workflow for comprehensive micro-characterization of active optical devices is outlined. It contains structural as well as functional investigations by means of CT, LM and SEM. The method is demonstrated for a white LED which can be still be operated during characterization.

(SEM) X-ışını Bilgisayarlı Tomografi (BT) ve Taramalı Elektron Mikroskobu ile İlişkili Işık Mikroskopi (LM) bir kombinasyonu ile LED&#39;lerin Derinliği Analizlerinde

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications of semiconductor materials. However, it is still under debate how the defect structure determines the band structure, and therefore, the recombination behavior of electron-hole pairs responsible for the optical and electrical properties of the extended defects. The present paper is a survey of procedures for the spatially resolved investigation of structural and of physical properties of extended defects in semiconductor materials with a scanning electron microscope (SEM). Representative examples are given for crystalline silicon. The luminescence behavior of extended defects can be investigated by cathodoluminescence (CL) measurements. They are particularly valuable because spectrally and spatially resolved information can be obtained simultaneously. For silicon, with an indirect electronic band structure, CL measurements should be carried out at low temperatures down to 5 K due to the low fraction of radiative recombination processes in comparison to non-radiative transitions at room temperature. For the study of the electrical properties of extended defects, the electron beam induced current (EBIC) technique can be applied. The EBIC image reflects the local distribution of defects due to the increased charge-carrier recombination in their vicinity. The procedure for EBIC investigations is described for measurements at room temperature and at low temperatures. Internal strain fields arising from extended defects can be determined quantitatively by cross-correlation electron backscatter diffraction (ccEBSD). This method is challenging because of the necessary preparation of the sample surface and because of the quality of the diffraction patterns which are recorded during the mapping of the sample. The spatial resolution of the three experimental techniques is compared.

The optical, electrical, and structural properties of dislocations and of grain boundaries in semiconductor materials can be determined by experiments performed in a scanning electron microscope. Electron microscopy has been used to investigate cathodoluminescence, electron beam induced current, and diffraction of backscattered electrons.

Bir Tarama Elektron Mikroskobu tarafından Yarıiletken Malzemelerin Genişletilmiş Kusur Kapsamlı Karakterizasyonu

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building blocks in a bottom-up approach is still open. The scanning probe microscope (SPM) could be a tool of choice; however, SPM-based manipulation was until recently limited to two dimensions (2D). Binding the SPM tip to a molecule at a well-defined position opens an opportunity of controlled manipulation in 3D space. Unfortunately, 3D manipulation is largely incompatible with the typical 2D-paradigm of viewing and generating SPM data on a computer. For intuitive and efficient manipulation we therefore couple a low-temperature non-contact atomic force/scanning tunneling microscope (LT NC-AFM/STM) to a motion capture system and fully immersive virtual reality goggles. This setup permits &#34;hand controlled manipulation&#34; (HCM), in which the SPM tip is moved according to the motion of the experimenter&#39;s hand, while the tip trajectories as well as the response of the SPM junction are visualized in 3D. HCM paves the way to the development of complex manipulation protocols, potentially leading to a better fundamental understanding of nanoscale interactions acting between molecules on surfaces. Here we describe the setup and the steps needed to achieve successful hand-controlled molecular manipulation within the virtual reality environment.

We demonstrate the precise manipulation of individual organic molecules on a metal surface with the tip of a scanning probe microscope driven in 3D by the experimenter's hand using a motion capture system and fully immersive virtual reality goggles.

El 3D Sanal Gerçeklik Arayüzü ile bir Tarama Prob Mikroskobu üzerinden Tek Moleküllerin Manipülasyon Kontrollü

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

Use of Sacrificial Nanoparticles to Remove the Effects of Shot-noise in Contact Holes Fabricated by E-beam Lithography

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has been attributed to statistical fluctuations in the number of photons/electrons arriving at a given nano-region arising from shot-noise (SN). The SN varies inversely to the square root of a number of photons/electrons. For a fixed dosage, the SN is larger in EUV and E-beam lithographies than for traditional (193 nm) optical lithography. Bottom-up and top-down patterning approaches are combined to minimize the effects of shot noise in nano-hole patterning. Specifically, an amino-silane surfactant self-assembles on a silicon wafer that is subsequently spin-coated with a 100 nm film of a PMMA-based E-beam photoresist. Exposure to the E-beam and the subsequent development uncover the underlying surfactant film at the bottoms of the holes. Dipping the wafer in a suspension of negatively charged, citrate-capped, 20 nm gold nanoparticles (GNP) deposits one particle per hole. The exposed positively charged surfactant film in the hole electrostatically funnels the negatively charged nanoparticle to the center of an exposed hole, which permanently fixes the positional registry. Next, by heating near the glass transition temperature of the photoresist polymer, the photoresist film reflows and engulfs the nanoparticles. This process erases the holes affected by SN but leaves the deposited GNPs locked in place by strong electrostatic binding. Treatment with oxygen plasma exposes the GNPs by etching a thin layer of the photoresist. Wet-etching the exposed GNPs with a solution of I2/KI yields uniform holes located at the center of indentations patterned by E-beam lithography. The experiments presented show that the approach reduces the variation in the size of the holes caused by SN from 35% to below 10%. The method extends the patterning limits of transistor contact holes to below 20 nm.

Uniformly sized nanoparticles can remove fluctuations in contact hole dimensions patterned in poly(methyl methacrylate) (PMMA) photoresist films by electron beam (E-beam) lithography. The process involves electrostatic funneling to center and deposit nanoparticles in contact holes, followed by photoresist reflow and plasma- and wet-etching steps.

Kurban Nanopartiküller Kullanım E-ışın Litografi tarafından Fabrikasyon İletişim Holes Shot gürültü Etkilerinin çıkarmak

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning electron microscope (ESEM) operating with a low pressure water vapor ambient. In this technique, a portion of the electron beam interacts with the water vapor in the vicinity of the CNT sample, dissociating the water molecules into hydroxyl radicals and other species by radiolysis. The remainder of the electron beam interacts with the CNT forest sample, making it susceptible to oxidation from the chemical products of radiolysis. This technique may be used to trim a selected region of an individual CNT, or it may be used to remove hundreds of cubic microns of material by adjusting ESEM parameters. The machining resolution is similar to the imaging resolution of the ESEM itself. The technique produces only small quantities of carbon residue along the boundaries of the cutting zone, with minimal effect on the native structural morphology of the CNT forest.

Low pressure scanning electron microscopy in a water vapor ambient is used to machine nanoscale to microscale features in carbon nanotube forests.

Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of gamma rays created when neutrons interact with soil elements. The main parts of the INS system are a pulsed neutron generator, NaI(Tl) gamma detectors, split electronics to separate gamma spectra due to INS and thermo-neutron capture (TNC) processes, and software for gamma spectra acquisition and data processing. This method has several advantages over other methods in that it is a non-destructive in situ method that measures the average carbon content in large soil volumes, is negligibly impacted by local sharp changes in soil carbon, and can be used in stationary or scanning modes. The result of the INS method is the carbon content from a site with a footprint of ~2.5 - 3 m2 in the stationary regime, or the average carbon content of the traversed area in the scanning regime. The measurement range of the current INS system is &#62;1.5 carbon weight % (standard deviation &#177; 0.3 w%) in the upper 10 cm soil layer for a 1 hmeasurement.

Here, we present the protocol for in situ measurement of soil carbon using the neutron-gamma technique for single point measurements (static mode) or field averages (scanning mode). We also describe system construction and elaborate data treatment procedures.

Toprak karbon nötron-gama analizi statik ve modları tarama tarafından ölçümleri

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

Silikon nitrür membranlar üzerinde manyetik nanoyapıları imalatı transmisyon mikroskopisi teknikleri kullanarak manyetik girdap etütler

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...