通过聚焦电子束和离子束三维纳米打印实现磁性与超导电性的新维度

中文摘要 AI 辅助

将纳米尺度量子材料扩展到第三维度，为几何调控涌现性质带来了新的可能性，能够模拟甚至超越块体材料的物理特性，对高密度技术集成具有令人振奋的意义。实现这种三维结构需要纳米加工技术，不仅要能够制造复杂的3D几何形状，还要能够制备具有涌现现象的功能性量子材料。近年来，聚焦电子束诱导沉积（FEBID）和聚焦离子束诱导沉积（FIBID）的进展使得复杂几何形状的功能材料的三维纳米图案化变得越来越可行，为实验实现新现象和器件原型制作铺平了道路。在这篇综述中，我们讨论了使用FEBID和FIBID三维纳米图案化技术制备超导和磁性材料。我们探讨了这些技术的基本机制和能力，重点关注由此可及的物理现象。考虑到这些技术的分辨率与材料的基本长度尺度之间的关系，我们讨论了在磁性纳米结构和超导纳米结构中由三维几何形状引起的涌现效应，并展望了这些技术未来发展的前景。

英文摘要

The extension of nanoscale quantum materials to the third dimension brings new possibilities to geometrically tune emergent properties, emulating or indeed going beyond the physics of bulk materials, with exciting implications for high-density technological integration. Realising such three-dimensional architectures requires nanofabrication techniques that not only enable complex 3D geometries, but also deliver functional quantum materials with emergent phenomena. Recent advances in focused electron- and ion-beam induced deposition (FEBID and FIBID) have made 3D nanopatterning of functional materials in complex geometries increasingly feasible, paving the way for the experimental realisation of new phenomena and device prototyping. In this review, we discuss the use of FEBID and FIBID 3D nanopatterning of superconducting and magnetic materials. We address the underlying mechanisms, and capabilities of these techniques, focusing on the physical phenomena that become accessible. Considering the resolution of the techniques in the context of the fundamental lengthscales of the materials, we discuss the emergent effects that arise due to three dimensional geometries in magnetic and superconducting nanostructures, and highlight perspectives for future developments of the techniques.

发表机构

• Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）
• ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
• Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
• Universitat de València（瓦伦西亚大学）
• TU Wien（维也纳工业大学）

机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。