Fabrication and characterization of InAs nanowire-based quantum dot structures utilizing buried bottom gates
针对半导体纳米线量子点 qubits制备中传统底栅工艺的局限，提出溅射TiN填充沟槽+机械抛光的埋入式底栅方案，实现60 nm栅线间距与低泄漏，制备的InAs纳米线量子点器件展现单电子隧穿和库仑阻塞特性。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall
Nanowire magnetic force sensors fabricated by focused electron beam induced deposition
我们证明了使用个人的磁性纳米线（NW），生长的聚焦电子束诱导沉积（FEBID），作为扫描磁力传感器。对纳米线的机械磁化率、热运动和磁响应的测量表明，纳米线具有高质量的弯曲机械模式和沿其长轴指向的强反磁化。总之，这些属性使纳米线优秀的传感器的弱磁场模式，证实了校准测量微米级载流导线和磁扫描探针图像的坡莫合金磁盘。FEBID在合成纳米线的组成、几何形状和生长位置方面的灵活性使其成为制造扫描探针的理想选择，该扫描探针专门设计用于成像磁化或电流密度的细微图案。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Design and operation of CMOS-compatible electron pumps fabricated with optical lithography
我们报告CMOS兼容的量子化电流源（电子泵）制造的纳米线（NW）上300毫米SOI晶片。与其他基于Al、GaAs或Si的金属或半导体泵不同，制造不依赖于电子束光刻。该结构由纳米线上串联的两个栅极组成，与SOI纳米线工艺的唯一区别在于长（40 nm）的氮化物间隔物。结果，单个硅化岛在栅极之间被隔离，并且由于该岛的小尺寸和电容，在低温下传输由库仑阻塞主导。操作和性能相当于电子束光刻的设备被证明在非绝热泵浦制度，泵浦频率高达300 MHz。我们还确定和模型签名的电荷陷阱影响电荷泵在绝热制度。在接近28FDSOI技术的过程中，量化电流参考的可用性可能会引发这些泵的新应用，并允许将它们与低温CMOS电路共同集成，例如在新兴的量子比特接口领域。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance observed in reversible atomic contacts fabricated by template electroplating using an on-membrane anode
我们报道了一种新的模板电镀方法，用于在单根纳米线和宏观接触垫之间制造可逆的原子接触。与使用独立阳极的典型模板方法相比，我们直接在多孔膜表面之一上蒸发阳极。单根纳米线从孔中出来后，通过自终止机制与膜上阳极进行可逆的原子接触。在沉积和溶解过程中，已经以受控的方式观察到量化的电导步骤。这种方法可以潜在地应用于纳米线，点接触，和纳米尺寸的互连模板为基础的纳米加工的控制制造和集成。
2005-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wide bandwidth nanowire electromechanics on insulating substrates at room temperature
我们研究了在蓝宝石衬底上制作的具有局域栅结构的InAs纳米线谐振器。使用绝缘蓝宝石衬底的主要优点是其导致减小的寄生电容，从而允许使用网络分析仪的宽带宽致动和检测以及在室温下的信号检测。纳米线的面内和面外振动模式都可以被驱动，并研究了谐振器的非线性响应。此外，该技术使得能够研究由于纳米结构中的加热引起的热应变的变化
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Compositional and Magnetic Characterisation of Oblique Co and Fe Nanowire Structures Fabricated Using Focused Electron Beam Induced Deposition
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文通过FEBID技术制备斜向纳米线结构，研究其组成和磁性变化，利用电子能损谱和偏轴电子全息术分析不同生长角度下的元素组成和磁感应强度，发现金属含量随斜向生长角度增加而减少，通过调节电子束参数可控制金属含量。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct comparison of domain wall behavior in Permalloy nanowires patterned by electron beam lithography and focused ion beam milling
使用电子束光刻（EBL）和聚焦离子束（FIB）铣削在单电子透明的Si $_{3}$ N $_{4}$膜上制造了宽度低至150 nm的名义上相同的坡莫合金纳米线。透射电子显微镜（TEM）的实验进行比较，这两种技术产生的纳米结构，我们认为是第一次直接比较名义上相同的纳米线的制造技术。EBL和FIB方法都产生了高质量的结构，其边缘粗糙度为在连续膜中观察到的平均晶粒尺寸5 - 10 nm的数量级。然而，沿FIB图案化纳米线的边缘观察到显著的晶粒生长。进行洛伦兹TEM \emph{in situ}成像以比较图案化纳米线中的畴壁的磁行为，其中存在反凹口以钉扎畴壁。畴壁钉扎和反缺口处的脱钉的整个过程显示了通过两种方法制造的纳米线之间的一致行为，其中FIB结构与EBL线相比具有略低的特征场。然而，一个显着的差异，观察到在反凹口的EBL纳米线的畴壁脱钉后，内部的涡旋结构的形成。在FIB图案化纳米线的反凹口内没有看到涡旋结构。从微磁学模拟的结果表明，反凹口内的涡流结构可以被抑制，如果饱和磁化强度（M $_{s}$）沿纳米线的边缘减少。虽然这两种制造方法表明，可以为这里考虑的尺寸产生良好定义的结构，但如果这种结构要用作潜在存储器和逻辑应用中的畴壁的管道，则名义上相同的结构的磁行为的差异可能是一个问题。
2015-08-08 cond-mat.mes-hall
Te-doped selective-area grown InAs nanowires for superconducting hybrid devices
半导体纳米线已成为超导混合器件中的多功能组件，用于马约拉纳物理和量子计算。纳米线的输运性质可以通过场效应或掺杂来调节。我们研究了一系列的InAs纳米线的导电性已被修改的n型掺杂碲。除了电子显微镜的研究，电线也进行了检查，原子探针断层扫描，以获得有关Te原子的本地纳入的信息。发现Te原子主要聚集在纳米线的核心和{110}侧面的拐角处。传输测量也证实了n型掺杂的效率。作为一个示范性的混合器件，约瑟夫森结的制作使用纳米线作为弱连接。相应的测量结果表明，随着掺杂浓度的增加，临界电流明显增加。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall
Realisation of a Frustrated 3D Magnetic Nanowire Lattice
在三维中图案化纳米磁体在凝聚态物理中呈现了一种新的范例，并且允许访问过多的基本现象，包括稳健的自旋纹理、作为携带磁荷的缺陷的家的磁性超材料以及在三维中存储信息的磁密度设备。然而，迄今为止，将功能磁性材料纳米结构化为复杂的三维几何形状已被证明是一项艰巨的挑战。在这里，我们显示磁性纳米线可以安排成3D挫折磁性纳米线晶格，通过使用3D聚合物纳米打印和金属沉积的组合。所制备的纳米线是单畴的，它们通过畴壁的成核和扩展来切换。深度纳米级磁成像和有限元模拟阐明了存在于3D纳米结构晶格上的自旋纹理。我们的研究展示了一个通用的平台，用于生产3D纳米结构的磁性材料，允许实现跑道存储器设备和3D纳米结构的系统，模仿散装受挫晶体。
2018-12-06 cond-mat.mes-hall
Fully in-situ InAs nanowire Josephson junctions by selective-area growth and shadow evaporation
采用一种特殊的超导电极阴影蒸镀工艺，原位制备了基于InAs半导体纳米线和Nb超导电极的约瑟夫森结。与其他金属超导体如Al相比，Nb具有更大的超导能隙的优点，这允许在更高的温度和磁场下操作。我们的结是通过在两个相邻的倾斜Si（111）面上选择性生长的InAs纳米线对上阴影蒸发Nb来制造的，并且彼此以很小的距离交叉。相对于沉积源的上部线充当确定下部纳米线上的超导电极的间隙的荫罩。电子显微镜测量表明，完全原位制备方法给出了一个干净的InAs/Nb界面。在电流-电压特性曲线中观察到明显的约瑟夫森超电流，并可通过底栅进行控制。0.68的过量电流表示高的结透明度。在微波辐射下，观察到明显的整数夏皮罗台阶，表明正弦电流-相位关系。由于Nb的临界场很大，在超过1 T的磁场下仍能维持约瑟夫森超导电流。我们的研究结果表明，原位制备的Nb/InAs纳米线接触是非常有趣的候选人超导量子线路需要大磁场。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct-write, focused ion beam-deposited,7 K superconducting C-Ga-O nanowire
以菲为碳基前驱体，采用镓聚焦离子束诱导沉积法制备了C-Ga-O纳米线。纳米线的电导率在低于300 K时是弱温度依赖性的，并且指示在低于Tc = 7 K时向超导状态的转变。我们测量了上临界场Hc ~ 2（T）的温度依赖性，估计零温临界场为8.8T。这种材料的Tc比任何其他直写纳米线（例如基于C-W-Ga的那些）的Tc高大约40%，从而扩大了制造在液氦温度以上超导的直写纳米结构的可能性
2010-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hard-gap spectroscopy in a self-defined mesoscopic InAs/Al nanowire Josephson junction
超导体/超导体-纳米线混合结构可以作为多功能的构建块，以实现基于量子化水平的马约拉纳电路或超导量子位，例如Andreev量子位。对于所有这些应用，超导体-半导体界面尽可能干净是至关重要的。此外，超导电极的形状和尺寸需要精确控制。我们通过完全原位的方法制备了自定义的InAs/Al核/壳纳米线结，满足所有这些标准。透射电子显微镜测量证实了尖锐和干净的界面之间的纳米线和原位沉积的Al电极，这是通过阴影蒸发形成的。此外，我们报告隧道光谱，门和磁场相关的运输测量。可实现的短结长度、观察到的硬带隙和磁场鲁棒性使得这种新的混合结构对于依赖于精确控制子带隙状态的数量的应用（如Andreev量子比特或拓扑系统）非常有吸引力。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall
High Kinetic Inductance Microwave Resonators Made by He-Beam Assisted Deposition of Tungsten Nanowires
我们评估的混合微波谐振器的性能相结合的溅射铌薄膜与钨纳米线生长与氦束诱导沉积技术。根据生长条件，纳米线具有典型的宽度$w\in[35-75]$ ~nm和厚度$t\in[5-40]$ ~nm。我们观察到一个高的正常状态电阻$R_{sq}\in [65-150]$ $Ω/sq$，它与一个临界温度$T_c\in[4-6]~K$一起确保了高的动态电感，使谐振器强非线性。在低温下制作了集总和共面波导谐振腔，并在$4.5$ ~GHz的低光子区测量了其内部品质因数，最高可达$3990$。分析了线长、温度和微波功率的依赖关系，我们提取了$L_K\approx15$ pH/sq的W纳米线的动力学电感，其是几何电感的250倍，并且在$4.5$ ~GHz处的克尔非线性高达$K_{W,He}/2π=200 \pm 120$ ~Hz/光子。因此，用氦聚焦离子束制成的纳米线是用掩模和无抗蚀剂直接写入工艺设计紧凑、高阻抗、超导环境的通用对象。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall
Single-shot fabrication of semiconducting-superconducting nanowire devices
半导体超导纳米线吸引了广泛的兴趣，由于可能存在的非阿贝尔马约拉纳零模式，这有望拓扑量子计算。然而，马约拉纳签名的搜索是具有挑战性的，因为具有所需的纳米线长度和材料参数的可重复的混合器件需要可靠地制造，以执行系统的探索，在栅极电压和磁场。在这里，我们利用一个制造平台的基础上的阴影墙，使超导体和正常金属的原位，选择性和连续沉积，形成正常超导结。重要的是，该方法允许在Single Shot中实现器件，消除了在脆弱的半导体/超导体界面合成之后的制造步骤。在原子水平上，所有研究的设备揭示了一个尖锐的和无缺陷的超导-超导界面，相应地，我们电测量硬诱导超导能隙。虽然我们的进步对于提高复杂混合器件的产量至关重要，但它也为探索混合器件的新材料组合提供了一条直接的途径。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic Nanowires with Superconducting Electrodes
实验研究了不同几何形状的介观铁磁/超导（$FS$）Ni/Al结构中$F$-和$S$-侧的邻近效应。制备了具有宽范围界面透明度的样品。研究了该效应对$FS$界面透明度的依赖性。这种效应的幅度被认为是大于预期的邻近效应的经典理论。初步的实验表明，在安德烈耶夫干涉仪的几何形状没有相敏振荡。各种理论模型进行了讨论。
1999-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting nanowires by electron-beam-induced deposition
超导纳米线可以通过使用Ga离子的聚焦束分解有机金属气体来制造。然而，物理损伤和无意的掺杂往往是由于暴露于离子束，促使人们寻找一种方法来实现类似的结构与电子束，而不是离子。迄今为止，这仍然是一个实验性的挑战。报道了用电子束诱导沉积法制备超导钨纳米线，其临界温度为2.0 K，临界磁场为3.7 T，并与离子制备的超导线进行了比较。这项工作为实现纳米级超导器件开辟了新的可能性，而不需要离子束柱。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental investigation of the detection mechanism in WSi nanowire superconducting single photon detectors
利用量子探测器层析成像技术研究了WSi纳米线超导单光子探测器（SSPD）的探测机理。为此，我们制备了250 nm宽和250 nm长的WSi纳米线，并测量了其对波长范围为$λ$ = 900 nm至$λ$ = 1650 nm的光子的响应。层析测量表明，探测器的响应仅取决于总的激发能。此外，对于能量Et > 0.8eV，电流能量关系是线性的，类似于在NbN纳米线中观察到的，而对于低于0.8eV的总能量，电流-能量关系偏离线性行为。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Josephson coupling driven magnetoresistance in superconducting NiBi3 nanowires
本研究通过对比含与不含Ni杂质的100 nm宽颗粒状NiBi₃纳米线的磁阻测量，证实磁性杂质引发的随机约瑟夫森耦合是导致负磁阻与磁阻振荡的原因，验证了相关理论预言。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Fermions in Topological Superconducting Metallic Nanowires probed by a Superconducting Condensate
我们报告了几个低温实验支持的存在下，马约拉纳费米子的超导铅纳米线制造的扫描隧道显微镜。这些纳米线是由压痕过程产生的STM针尖和样品之间的连接桥梁。我们在这里表明，通过控制调谐的纳米线区域的几何形状，其中超导性是由施加的磁场限制，在这些情况下获得的电导曲线是拓扑超导性和马约拉纳费米子的指示。这种行为的最突出的特点是出现了零偏置峰的电导曲线，叠加在一个正常的金属和超导体之间的Andreev制度的电导的背景特性。当施加大于铅体临界场的磁场时，部分纳米线出现零偏压峰。这个场驱动其中一个电极进入正常状态，而另一个电极（尖端）在其顶点保持超导状态。同时，在纳米尺度的连接纳米线中出现了拓扑超导态。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable superconducting nanoinductors
我们表征电感器制造的超薄，约100 nm宽的铌（Nb）和氮化铌（NbN）的条带。这些纳米线在超导状态下具有大的动力学电感。动力学电感与纳米线长度成线性比例，在2.5 K的温度下，NbN的典型值为1 nH/um，Nb的典型值为44 pH/um。我们测量的动力学电感的温度和电流的依赖性，并比较我们的结果与理论预测。我们还模拟了这些纳米线的自谐振频率在一个紧凑的曲折的几何形状。这些纳米线电感元件在各种微波频率超导电路中具有应用。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Soft X-Ray Single-Photon Detection With Superconducting Tantalum Nitride and Niobium Nanowires
我们已经制作了超快无暗计数软X射线单光子探测器（X-SNSPD）从TaN与各种传导路径宽度，我们比较它们的性能与相应的数据从Nb X-SNSPD。TaN X-SNSPD在器件检测效率、锁存和脉冲幅度方面提供了改进的检测器性能。与窄TaN导电路径相比，宽导电路径允许一定的能量分辨能力。然而，宽路径也限制了低温下的检测效率，这可以在热点模型中解释。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Microwave dynamics of high aspect ratio superconducting nanowires studied using self-resonance
我们研究了超高长径比（长/宽~ 5，000）超导氮化铌纳米线的微波阻抗。纳米线被制造成紧凑的曲折几何形状，其与50欧姆共面波导传输线的中心导体串联。样品的透射系数被测量到高达20 GHz。在高频率下，透射系数中的峰值被看到。数值模拟表明，这是沿着纳米线长度的半波谐振，其中纳米线充当高阻抗慢波传输线。这种共振为这些纳米线设置了作为电感元件的频率上限。拟合模拟到测量的谐振使得能够精确确定纳米线在谐振频率下的复薄层阻抗。实部是耗散的量度，而虚部由动态电感主导。我们表征的薄层电阻和薄层电感对温度和电流的依赖性，并比较最近的无序超导体的理论预测的结果。这些结果有助于理解基于超导纳米线的高频器件。它们还可能导致新型超导器件的发展，如超紧凑谐振器和慢波结构。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
An ultra-fast superconducting Nb nanowire single-photon detector for soft X-rays
虽然超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的红外/光学光子和keV-分子的检测进行了很好的研究，没有研究的连续X射线光子计数厚膜探测器已报道到目前为止。我们制作了一个100 nm厚的铌X射线SNSPD（一个X-SNSPD），并研究了其在连续模式下对keV能量光子的探测能力。该探测器即使在0.4%的偏置电流下也能够探测光子，这与光学薄膜SNSPD形成鲜明对比。在延长的测量期内未记录暗计数。引人注目的是，信号幅度分布显著依赖于光子能量谱。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Proximity-induced supercurrent through topological insulator based nanowires for quantum computation studies
在拓扑绝缘体表面态中，邻近诱导超导能隙被预测为容错量子计算中急需的Majorana费米子的宿主。最近理论上提出的拓扑量子计算架构通过Majoranas是基于Kitaev的一维量子线的大型网络，这对当前基于单纳米线的器件的可扩展性提出了巨大的实验挑战。在这里，我们解决了这个问题，通过实现强大的超导性的结制造的拓扑绝缘体Bi2Se3纳米线接近耦合到传统的s波超导W电极。铣削技术在纳米尺度上具有制造任何所需形状和结构的巨大潜力，因此可以有效地用于将现有的基于单纳米线的设计按比例放大为基于纳米线的网络架构。我们证明了弹道拓扑表面态在长Bi2Se3结中传播具有高IcRN产物的长程邻近诱导超导有序中的主导作用。大的上临界磁场，超过了Escherasekhar Clogston极限表明存在强大的超导秩序与自旋三重态库珀配对。还观察到非常规的IcRN产物对纳米线结的宽度的逆依赖性。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Shiba Bound States across the mobility edge in doped InAs nanowires
我们提出了一个研究的Andreev量子点（QDots）制造的小直径（30 nm）的Si掺杂的InAs纳米线的费米能级可以跨迁移率边缘分离局域态离域状态进行调整。绝缘相的过渡被确定的振幅和宽度的激发能级的下降，并发现超导子带隙共振（SGR）的频谱上有显着的后果。而在深局域的水平，只有准粒子共隧穿观察到的轻微离域的水平，Shiba束缚态的形式和奇偶性变化的量子相变被确定为交叉的束缚态在零能量。最后，在金属制度，单Andreev共振观察。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Insulating, metallic and superconducting behavior in a single nanowire
在具有减小的维度的系统中，量子涨落对电子传导具有强烈的影响，即使在非常低的温度下。在超导体中，这是特别有趣的，因为超导电子的相干态与这些波动强烈相互作用，因此是研究它们的敏感工具。在本文中，我们报告的超导纳米线在量子相位滑移制度的全面测量。使用本征电迁移过程中，我们已经开发出一种方法来降低光刻制造的高电阻纳米线的电阻在原位和小的连续步骤。在低温下，我们观察到临界（库仑）封锁电压和超导临界电流，取决于纳米线的正常状态电阻，与理论模型吻合良好。在这两个制度之间，我们发现一个连续的过渡显示出非线性金属的行为。所报道的本征电迁移技术并不限于低温，因为我们发现在室温下也有跨越三个数量级的电阻的类似变化。除了超导量子线路之外，这种降低电阻的技术也可以应用于现代电子电路。
2020-06-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current path in light emitting diodes based on nanowire ensembles
采用分子束外延技术，在Si衬底上自诱导生长（In，Ga）N/GAN纳米线，制备了发光二极管（LED）。电子束感应电流分析，阴极发光以及偏置的$μ$ -光致发光光谱，透射电子显微镜，和电气测量表明，这种LED的电致发光是由并联操作的单个NW LED的各个电流密度的差异，即由在合奏LED的电流路径的不均匀性。此外，光电特性导致的结论，这些纳米线表现出N极性和（In，Ga）N量子阱态的纳米线受到非零量子限制斯塔克效应。
2012-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
50 Ohm Transmission Lines with Extreme Wavelength Compression Based on Superconducting Nanowires on High-Permittivity Substrates
我们展示了阻抗匹配的低损耗传输线的信号波长小于150倍的自由空间波长使用超导纳米线高介电常数基板。氮化铌薄膜在由高电阻率硅上的100 nm外延钛酸锶组成的双层衬底上以共面波导（CPW）传输线几何形状图案化。在硅上使用钛酸锶能够实现晶圆级制造并最大化工艺兼容性。它还使得可以在从纳米尺度到宏观尺度的宽范围的CPW宽度上实现$50$ $Ω$特性阻抗。我们制作并表征了一个近似于$50$ $Ω$的CPW器件，该器件具有两个半波短截线谐振器。将测量的透射系数与数值模拟进行比较，我们确定钛酸锶膜具有$1.1 \times 10^3$的介电常数和不大于0.009的损耗角正切。为了方便设计的分布式微波器件的基础上，这种类型的材料系统，我们描述了一个分析模型的CPW属性，给出了良好的协议与测量和模拟。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
