Development of superconducting sensing technology using the tip of a sharp glass tube

鋭利な石英ガラス管先端に大気中で劣化しにくい超伝導窒化膜を成膜するナノサイズのSQUIDの開発を進めている。これまで作製した先端型ナノSQUIDの輸送特性を調べることにより，素子が動作する温度・磁場範囲及び磁束感度の評価を行ってきた。磁気イメージングに役立つ磁気探針として機能するかどうかが次のステップとなるが，市販の走査型プローブ顕微鏡に開発中の先端型ナノSQUIDをそのまま探針として実装することは簡単ではない。このため当該年度は先端型ナノSQUIDを探針として装着できる液体ヘリウム温度で動作可能な走査型プローブ顕微鏡の構築を試みた。試作した顕微鏡本体の構成は次の通りである。まず先端型ナノSQUIDの探針を機械的にしっかりと保持しながらその電気的特性を検出するセンサ部を作製し，これに試料を３方向（XYZ方向）に可動するピエゾ駆動ステージと突き合わせた。探針先端と試料表面の距離は，探針に突きあてた音叉型水晶振動子の共振特性（スロープ検出法）を利用して捉え，試料側のピエゾ駆動ステージにフィードバックして制御した。顕微鏡本体は断熱真空管と最大磁場２テスラの超伝導ミニ磁石内におさめ，除震された液体ヘリウム容器内に挿入した。走査機構の基本的な動作確認として，ミアンダー構造を持つサブミクロン幅の金属細線の試料を用意し，素子先端を近づけて試料表面の凹凸像を室温及び低温で取得することができた。液体ヘリウム温度での磁気イメージングは次年度以降の課題となった。

鋭利な石英ガラス管先端に大気中で劣化しにくい超伝導窒化膜を成膜するナノサイズのSQUIDの開発を進めている。これまで作製した先端型ナノSQUIDの輸送特性を調べることにより，素子が動作する温度・磁場範囲及び磁束感度の評価を行ってきた。磁気イメージングに役立つ磁気探針として機能するかどうかが次のステップとなるが，市販の走査型プローブ顕微鏡に開発中の先端型ナノSQUIDをそのまま探針として実装することは簡単ではない。このため当該年度は先端型ナノSQUIDを探針として装着できる液体ヘリウム温度で動作可能な走査型プローブ顕微鏡の構築を試みた。試作した顕微鏡本体の構成は次の通りである。まず先端型ナノSQUIDの探針を機械的にしっかりと保持しながらその電気的特性を検出するセンサ部を作製し，これに試料を３方向（XYZ方向）に可動するピエゾ駆動ステージと突き合わせた。探針先端と試料表面の距離は，探針に突きあてた音叉型水晶振動子の共振特性（スロープ検出法）を利用して捉え，試料側のピエゾ駆動ステージにフィードバックして制御した。顕微鏡本体は断熱真空管と最大磁場２テスラの超伝導ミニ磁石内におさめ，除震された液体ヘリウム容器内に挿入した。走査機構の基本的な動作確認として，ミアンダー構造を持つサブミクロン幅の金属細線の試料を用意し，素子先端を近づけて試料表面の凹凸像を室温及び低温で取得することができた。液体ヘリウム温度での磁気イメージングは次年度以降の課題となった。