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王熠華課題組運用自主發(fā)展的飛秒激光三維納米直寫技術(shù)在nano-SQUID芯片頭部打印了針尖（圖1），蒸鍍上超導(dǎo)材料后通過聚焦離子束刻蝕在超導(dǎo)針尖上進一步加工出了百納米級的小孔和細(xì)縫。超導(dǎo)體的麥斯那屏蔽效應(yīng)將阻礙磁感線穿過超導(dǎo)殼層，因此只有小孔下方的磁信號能被nano-SQUID檢測線圈收集從而實現(xiàn)空間分辨率的提高。并且，超導(dǎo)針尖能聚焦場線圈所產(chǎn)生的磁場以進行更加局域的磁化率測量。針尖的集成也使得nano-SQUID在磁成像的同時還能進行原子力顯微得到形貌圖像。這一結(jié)果建立了在平面電路上構(gòu)建三維超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法，突破了片上器件的幾何局限，為基于磁通的納米超導(dǎo)量子器件在介觀尺度更廣泛的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

該工作近日以“Flux focusing with a superconducting nano-needle for scanning SQUID susceptometry”為題在線發(fā)表于Microsystems & Nanoengineering.

該工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委等基金項目的支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41378-023-00553-9

圖1：(a)-(e) 在nano-SQUID芯片上利用超快激光三維納米打印和制備超導(dǎo)針尖流程圖。(f)-(g) 成品器件電子顯微鏡照片。(h) 加工后器件噪聲譜，磁靈敏度無退化。