Nanobridge SQUIDs as multilevel memory elements
随着在低温下工作的新型计算方案的发展，超导存储元件已变得必不可少。在这种情况下，超导量子干涉器件（SQUID）是有希望的候选者，因为它们可以捕获不同离散量的磁通量。我们证明了一个场辅助写入方案，允许这样的设备操作作为一个多级存储器的读出八个不同的涡度状态在零磁场。我们提出了一种基于单相滑移的替代机制，该机制允许在保持超导性的同时切换涡度状态。这种机制提供了一个可能的确定性通道的流量控制在SQUID为基础的存储器，条件下，不同的涡度状态的依赖于场的能量是附近的。
2022-11-15 cond-mat.supr-con
A three-junction SQUID-on-tip with tunable in-plane and out-of-plane magnetic field sensitivity
纳米级超导量子干涉装置（SQUID）表现出对小磁矩的记录灵敏度，但通常仅对垂直于SQUID平面且相对于扫描表面在平面外的场分量敏感。我们报道了一种制作在尖端上的纳米级三结Pb SQUID。由于其三维结构，它表现出独特的可调灵敏度，无论是在平面和平面外的领域。我们从数值和实验两个角度分析了二维干涉图样。该设备被集成到一个扫描显微镜和它的能力，独立测量的磁场的不同组成部分具有出色的自旋灵敏度优于$5\ \frac{μ_B}{\mathrm{Hz}^{1/2}}$证明。这凸显了它作为纳米级磁结构局部探针的潜力。
2014-10-07 cond-mat.supr-con
Scanning superconducting quantum interference device on a tip for magnetic imaging of nanoscale phenomena
我们描述了一种新型的扫描探针显微镜的基础上超导量子干涉器件（SQUID），驻留在一个尖锐的尖端的顶点。将SQUID-on-tip粘到石英音叉上，该音叉允许在几nm的尖端-样品分离处进行扫描。SQUID的磁通量灵敏度为1.8 μ 0/Hz^{1/2}，空间分辨率约为200 nm，还可以进一步提高。这种高灵敏度、空间分辨率、带宽和与样品非常接近的组合为研究纳米尺度上的动态磁现象提供了强大的工具。SQUID的尖端显微镜的潜力证明了通过成像的涡旋晶格和超导体中的局部AC磁响应。
2012-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-trapping characterization for superconducting electronics using a cryogenic widefield N-$V$ diamond microscope
MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；Quantum Science and Engineering Program, Harvard University（哈佛大学量子科学与工程计划）
本文提出一种低温宽视场NV钻石磁显微镜，用于快速成像超导器件中的磁通量束缚，揭示了Nb薄膜和图案化条带中磁通量排斥行为的临界转变，为超导电子的可扩展性提供了新的见解。
2026-04-30 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Cryogenic Magneto-Terahertz Scanning Near-field Optical Microscope (cm-SNOM)
本文构建可在1.8 K、5 T下工作的cm-SNOM平台，集成磁低温恒温器、AFM与飞秒激光放大器，实现超导和拓扑材料的磁-太赫兹近场纳米光谱与成像。
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scanning microSQUID Force Microscope
提出了一种新的扫描探针技术：扫描微SQUID力显微镜（SSFM）。该仪器具有独立的地形和磁成像功能。SSFM在低温真空的稀释制冷机中运行。样品和探针可以冷却到0.45K。该探针由一个微型SQUID组成，放置在一个硅芯片的边缘，连接到一个石英音叉。一个地形的垂直分辨率为0.02微米的演示和弱的磁通量$10^{-3} Φ_{0}$解决了1微米直径microSQUID环。
2001-10-10 cond-mat.supr-con
Development of a near-5-Kelvin, cryogen-free, pulse-tube refrigerator-based scanning probe microscope
我们报告的设计和性能的无制冷剂，脉冲管制冷机（PTR）为基础的扫描探针显微镜（SPM）系统能够在近5K的基础温度下工作。我们通过将PTR冷头和SPM头之间的自制接口设计与自动气体处理系统相结合来实现这一点。接口设计通过聚四氟乙烯和不锈钢波纹管的组合隔离PTR振动，并通过将SPM头放置在被动隔振台上，通过两个冷级连接到使用铜热链接的热辐射屏蔽。气体处理系统调节氦气热交换气体压力，促进冷却到基础温度并保持基础温度。我们讨论的影响，每个组件使用测量的振动，电流噪声，温度和压力数据。通过对Pb的超导能隙谱、Au（111）表面的原子分辨率扫描隧道显微镜图像和准粒子干涉图样以及NaCl（100）表面的非接触原子力显微镜图像的测量，我们证明了我们的SPM系统性能与已知的液氦基系统相当。无需再填充冷冻剂，当前SPM系统可实现不间断的低温测量。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Laser modulation of superconductivity in a cryogenic widefield nitrogen-vacancy microscope
基于金刚石中的氮空位（NV）中心的显微成像，越来越多地用于凝聚态系统的室温研究的工具，最近已扩展到低温条件。然而，它仍然不清楚该技术是否是可行的成像温度敏感的现象低于10 K给定的固有的激光照明的要求，特别是在宽场配置。在这里，我们实现了一个宽视场NV显微镜的视场为100 $μ$ m和4 K的基础温度，并使用它来成像Abrikosov涡旋和传输电流的超导Nb膜。我们观察到消失的漩涡时，激光功率的增加和减少时，他们的聚集热点，表明激光功率低至1毫瓦（4个数量级以下的NV饱和）是足够的局部淬火的超导电性的膜（$T_c = 9$ K）。这种显着的局部加热证实了电阻测量，这揭示了存在的大的温度梯度（几个K）的整个膜。然后，我们调查的影响，这样的梯度上的运输电流，其中的电流路径被认为是相关的温度分布，即使在完全超导相。除了突出温度不均匀性在超导现象中的作用外，这项工作还确定，在足够低的激光功率条件下，宽场NV显微镜可以在介观尺度下成像，分辨率可达4 K，为从拓扑绝缘体到范德华铁磁体的一系列系统的真实空间调查提供了一个新的平台。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Modifying the surface electronic properties of YBa2Cu3O7-delta with cryogenic scanning probe microscopy
本文报道了用扫描隧道显微镜（STM）探针对YBa_2Cu_3O_（7-δ）表面电子性质进行低温改性的研究结果。发现在STM隧穿过程中施加到样品上的负电压局部地修改了原生退化表面层的电导。当通过蚀刻去除退化层时，该效应消失。一个额外的表面效应是确定使用扫描开尔文探针显微镜结合STM。我们观察到可逆的表面充电的蚀刻和未蚀刻的样品，表明存在的缺陷层，即使在表面上从未暴露于空气中。
2003-09-30 cond-mat.supr-con
Frequency Following Imaging of Electric Fields from Resonant Superconducting Devices using a Scanning Near-Field Microwave Microscope
我们已经开发了一种扫描近场微波显微镜，在低温下工作。我们的系统使用一个开放式同轴探头与200毫米的内导体直径和操作从77至300 K在0.01-20 GHz的频率范围。在本文中，我们提出了微波图像的电场分布以上的Tl 2Ba 2CaCu 2 O 8微带谐振器在77 K，在几个高度测量。此外，我们描述了使用频率跟踪电路来研究探针对设备的谐振频率的影响。
1998-11-10 cond-mat.supr-con
A femto-Tesla DC SQUID design for quantum-ready readouts
直流超导量子干涉装置（SQUID）的一些当前用途是量子位读出器和用于探测量子材料特性的传感器。我们提出了一个相当独特的梯度铌SQUID设计与国家的最先进的灵敏度在飞秒特斯拉范围内，可以很容易地调整到特定的读出要求。该传感器是下一代分数SQUID，具有严格优化的输入线圈，并结合了所有已知的抑制寄生谐振和其他有害影响的措施。我们的设计结合了良好定义的拾波回路的实际用途，为卓越的成像内核和可调探测应用与细分的方法，以减少不必要的电感。此外，我们的模型预测这些平面传感器的小尺寸。这些特征使得它们与材料研究和小体积中的磁场检测高度相关，例如作为用于有效诊断和量子器件读出的低温扫描量子成像装置的一部分。这份手稿将有助于科学家和工程师工作的量子计算技术，澄清潜在的一般误解DC SQUID优化，同时介绍了新颖的灵活紧凑的DC SQUID设计。
2020-06-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson junctions and superconducting quantum interference devices made by local oxidation of niobium ultrathin films
提出了一种制备约瑟夫森结和超导量子干涉器件（SQUID）的方法，该方法基于在原子力显微镜的偏压针尖下对3 ~ 6.5 nm厚的铌带线进行局部阳极氧化。微桥结和SQUID回路通过铌层的部分或全部氧化获得。两种类型的薄弱环节的几何构造：横向收缩（Dayem桥）和可变厚度的桥梁。基于这两种几何结构的SQUID显示了最大约瑟夫森电流的调制与相对于超导通量量子h/2 e的磁通量周期性。他们坚持到4K。基于变厚度桥的SQUID的调制形状和调制深度表明，弱连接尺寸变得与超导膜相干长度相当，其数量级为10 nm。
2001-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Junctions defined by a Nano-Plough
我们用扫描探针显微镜犁削沉积的铝膜来定义超导收缩。显微镜尖端通过电子束沉积进行修改，以形成具有金刚石般硬度的纳米犁，从而可以定义高度透明的约瑟夫森结。此外，制作了一个直流SQUID来验证结的适当功能。该器件易于集成在介观器件中作为局部辐射源，并可用作可调谐片上毫米波源。
1998-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic, thermal, and topographic imaging with a nanometer-scale SQUID-on-cantilever scanning probe
扫描超导量子干涉仪（SQUID）显微镜是一种结合了高场灵敏度和纳米级空间分辨率的磁成像技术。国家的最先进的SQUID的尖端探针，现在起着重要的作用，在映射相关现象，如超导性和磁性，这是最近观察到的二维范德华材料。在这里，我们展示了一个扫描探针，结合了由一个尖端SQUID与尖端-样品的距离控制和地形对比度的非接触式原子力显微镜（AFM）提供的磁和热成像。我们图案化的纳米尺度的SQUID，包括其弱链接约瑟夫森结，通过聚焦离子束铣削在顶端的悬臂涂有Nb，产生的传感器的有效直径为365 nm，场灵敏度为9.5 $\text{nT}/\sqrt{\text{Hz}}$和热灵敏度为620 $\text{nK}/\sqrt{\text{Hz}}$，工作在磁场高达1.0 T。由此产生的SQUID杠杆是一个强大的AFM扫描探针，扩展了灵敏的纳米级磁和热成像的范围，超出了目前的可能性。
2021-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Sketched Nanoscale KTaO3-Based Superconducting Quantum Interference Device
本文首次在KTaO3体系中利用导电原子力显微镜光刻技术制备出超导弱连接和DC-SQUID，验证了其临界电流的磁场周期性调制及栅压可调动态电感，为研究KTO超导物理和开发量子器件提供了新平台。
2024-10-01 cond-mat.supr-con
Highly-Linear Proximity-Based Bi-SQUID Operating above 4 K
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（意大利国家纳米科学研究所与比萨高等师范学院）；INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Quantum and Nano Technology Group, School of Chemical Engineering, The University of Adelaide（阿德莱德大学化学工程学院量子与纳米技术小组）
本文展示了一种基于双环Bi-SQUID架构、采用三个超导-正常金属-超导（S-N-S）结的高度线性超导量子干涉器件放大器，在液氦温度下表现出尖锐、对称且高度线性的磁通-电压传递函数，单元件无杂散动态范围超过60 dB。
2025-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Design considerations for the optimization of λ-SQUIDs
本文通过解析方法提出了优化基于超导磁穿透深度温度依赖性的λ-SQUID探测器的设计考量，指出传感器热容应与吸收体热容相匹配，以实现亚eV级能量分辨率。
2023-10-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Microwave Near-Field Imaging of Electric Fields in a Superconducting Microstrip Resonator
我们描述了使用低温近场扫描微波显微镜来成像超导和正常金属微带谐振器的微波电场。该显微镜采用了一个开放式同轴探头和操作从77至300 K在0.01-20 GHz的频率范围内的空间分辨率为约200 mm。我们描述了该系统的操作和本微波图像的Cu和Tl 2Ba 2CaCu 2 O 8微带谐振器，示出驻波图案的基本和二次谐波频率。
1998-08-18 cond-mat.supr-con
A subKelvin scanning probe microscope for the electronic spectroscopy of an individual nano-device
我们提出了一种结合扫描力和隧道显微镜工作在稀释冰箱，是优化的个别电子纳米器件的研究。该设备配备有商业压电定位器，能够在非常低的温度下将探针下方的样品位移数百微米，而不会过度加热。原子力显微镜的基础上的音叉谐振器探针用于低温精确对准的尖端与一个单独的设备。我们证明了混合约瑟夫森结的局域隧道光谱作为其电流偏置的函数。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Direct measurement of single fluxoid dynamics in superconducting rings
我们已经测量了动态的个别磁通量进入和离开薄膜，图形图案环欠掺杂高温超导体BSCCO使用可变样品温度扫描SQUID显微镜。这些测量可以理解的现象学模型中，通量数的变化由热激活的珍珠涡在环壁。我们把上限的“vison”结合能在这些样品从这些测量。
2001-03-22 cond-mat.supr-con
Magnetic imaging of the paramagnetic Meissner effect in the granular high-Tc superconductor Bi2Sr2CaCu2Ox
我们用扫描SQUID显微镜对高温超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_x颗粒样品上的磁通量空间分布进行了成像。我们的研究结果建立了存在的自发轨道磁矩，这被认为是这些材料的顺磁响应的起源。轨道磁矩的特征是在样品表面的局部磁场的相当宽的分布。一个简单的模型的分布。
1997-12-10 cond-mat.supr-con
Development of a microwave SQUID multiplexer for magnetic microbolometers
本文设计、制备并表征了面向磁性微测辐射热计的微波 SQUID 多路复用器，并通过原型实验验证其服务下一代 CMB 探测的适用性。
2025-09-27 cond-mat.supr-con physics.ins-det
SQUID-on-tip with single-electron spin sensitivity for high-field and ultra-low temperature nanomagnetic imaging
扫描纳米超导量子干涉器件（nanoSQUID）的低维系统的磁性，自旋电子学和输运性质的高灵敏度定量成像越来越感兴趣。利用专门设计的凹槽石英毛细管拉到一个尖锐的移液管，我们已经制造了最小的SQUID的尖端（SOT）设备的有效直径低至39纳米。集成电阻分流器，紧密接近移液管顶点结合自对准沉积的In和Sn，导致SOT的磁通噪声为42 $Φ_0$ Hz $^{-1/2}$，产生创纪录的低自旋噪声0.29 $μ_B$ Hz $^{-1/2}$。此外，新型SOT可在低于开尔文温度和超过2.5 T的高磁场中工作。将SOT集成到扫描探针显微镜中，使我们能够在300 mK下对单个Fe $_3$ O $_4$纳米立方体的杂散场进行成像。结果表明，Fe-$_3$-O-$_4$的易磁化轴方向发生了从室温下的（111）方向到面内取向的转变，这是由于Fe-$_3$-O-$_4$的Verwey相变引起的.
2020-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Wideband Josephson Parametric Isolator
针对超导量子计算机中分立微波隔离器体积大的问题，提出基于DC-SQUID磁通调制的双端口集成隔离电路，利用三波混频实现非互易传输，在600 MHz带宽内方向性大于15 dB。
2023-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
A compact inertial nano-positioner operating at cryogenic temperatures
针对纳米定位在低温应用中的需求，研制了可在2 K下工作的紧凑型惯性纳米定位器及配套全计算机接口电子设备，将其集成到全自动PCAR装置并实现LabVIEW控制，成功完成低温超导体PCAR测量，适用于低温扫描探针显微镜等场景。
2024-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Highly-linear flux-to-voltage transducer based on superconducting quantum interference proximity transistors
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（NEST，意大利国家研究委员会纳米科学研究所和比萨高等师范学院）
本研究提出了一种基于超导量子干涉近邻晶体管的高线性磁通-电压转换器，通过双环架构与差分读出实现高动态范围和低功耗，适用于高密度低温量子电子学。
2026-02-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Trapped electron coupled to superconducting devices
我们提出将一个被俘获的单电子耦合到位于离电子可变距离处的超导结构中，电子被俘获在一个低温潘宁阱中，该阱使用特斯拉范围内的电场和静态磁场。对电子的测量将允许研究超导体的性质，如涡旋结构，阻尼和退相干。我们提出将超导微波谐振器耦合到电子上以实现电路QED实验，以及将超导约瑟夫森结或超导量子干涉仪（SQUID）耦合到电子上，电子也可以耦合到位于双阱势中的涡旋上，该双阱势是由超导体中的钉扎中心附近实现的，作为量子力学的两能级系统，其可以通过使双阱电势倾斜的传输电流来控制。当涡旋被捕获在SQUID的干涉仪臂中时，这将允许它被SQUID和电子检测到。
2010-09-17 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements
我们报告的低温（300 mK）近场扫描微波显微镜的设计和性能。它使用微波谐振器作为近场传感器，工作频率为6 GHz，微波探测幅度低至100 uV，接近足够低的光子数（N~1000）的谐振器，使相干量子操纵变得可行。该谐振器是由一个小型化的分布式分形超导电路，是集成的探针，微加工到足够紧凑，使它可以直接安装在石英音叉，并用于并行操作的原子力显微镜（AFM）。谐振器磁耦合到传输线读出，并实现增强的灵敏度，我们采用了庞德-德雷弗-霍尔测量方案锁定到谐振频率。我们在针尖周围实现了良好的局部近场，使得微波分辨率与AFM分辨率相当，并且电容灵敏度低至6.4x10^-20 F/rtHz，受到机械噪声的限制。我们相信，这里提出的结果是在纳米尺度上使用近场扫描微波显微镜探测量子系统的重要一步。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Imaging Nematic Transitions in Iron-Pnictide Superconductors with a Quantum Gas
SQCRAMscope是最近实现的扫描量子低温原子显微镜，它利用原子玻色-爱因斯坦凝聚体来测量固态样品发出的磁场。量子传感器在室温到低温的微米分辨率下具有前所未有的直流灵敏度。SQCRAMscope的另一个优点是保留了对样品的光学访问：电子输运可与其它成像技术协同进行。这种多模态成像能力，可以带来承担在铁-磷属元素化物高温超导体，其中电子和结构之间的关系，从而导致在一个超导相的向列性的研究具有很大的影响正在辩论。在这里，我们结合SQCRAMscope与原位显微镜，测量光学双折射附近的表面。这使得同时和空间分辨检测体和近表面表现的向列性通过运输和结构变形通道，分别。通过对铁磷属元素的电阻率各向异性的首次局部测量，我们观察到了急剧的、几乎同时发生的输运和结构转变。更广泛地说，这些测量表明SQCRAMscope能够揭示复杂量子材料物理学的重要见解。
2020-01-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
MicroSQUIDs based on V/Cu/V Josephson nanojunctions
我们报告了基于纳米级钒/铜/钒约瑟夫森弱连接的microSQUID器件的制造和表征。磁驱动的量子干涉图案已被测量的温度在0.24 - 2 K范围内。作为磁力计，这些器件获得高达450 microV/Phi_0的通量-电压传递函数值，导致有希望的磁通量分辨率Phi_N < 3 microPhi_0 / Hz^（1/2），在此受限于室温前置放大级。磁通噪声性能的数字，这已经是现有的最先进的商业SQUID系统的竞争力显着改善，预计无论是与低温前置放大或采用基于主动反馈方案的优化电子读出阶段。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
