Nanosized pin of amorphous MoGe film introduced by EB lithography and vortex configuration

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26800192
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: ホタン ヒュイ 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (40714382)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: SQUID顕微鏡 / ピン止め / 電子ビームリソグラフィー / SQUID素子 / GL計算

Outline of Annual Research Achievements

ナノ構造超伝導体の磁束状態の研究で、非常にピン止め効果の弱いMoGe試料を作製して、電子ビーム描画装置の超高精度で電子ビームでメゾサイズの局所領域を加熱することで、メゾサイズの金属Mo微粒子を析出させ、ピン止め中心として機能させることを目的とした。当初は、(1)ピン止め効果の極めて弱いMo80Ge20アモルファス膜の開発、(2)Mo80Ge20膜質と上部臨界磁場Hc2との関係、(3)Mo80Ge20膜に電子ビーム加熱で金属Moメゾ結晶を析出させて人工的に規則正しくピン止め中心を導入、(4)Mo80Ge20膜の磁束量子配置をSQUID顕微鏡で実測、(5)Ginzburg-Landau理論を用いてMo80Ge20膜の磁束配置の理論計算を実施して実験と比較、(6)正５角形を使い理論と実験の両方からMo80Ge20膜における磁束量子の準結晶を探索を計画していた。
平成２９年度は平成２８年度に実施した研究のまとめを行った。特に、パックマン型超伝導微小板に関しては理論的研究と実験的研究を系統的に行った。特に、理論的研究では磁束のパックマン型微小板への充填規則の解明に力を入れ、新奇なアーク型磁束構造が現れることを明らかにし、よく知られた円盤への充填規則（シェルモデル）と比較した。また、実験的にもSQUID顕微鏡を使った磁束構造の解明を行い、アーク型充填モデルに関して実験と理論の良い一致を得た。
また、申請書で提案した電子ビームの集中的照射でピン止め中心を作る手法よりも、イオンミリング装置でわずかな微小な円状のディップを作ることの方がピン止め導入として有効と分かったことから、ピン止め導入手法の軌道修正を行った。パックマン微小板にピニング中心を導入しての磁束構造の研究を理論と実験で系統的に調べた。
また、本研究で開発したSQUID素子を用いて、SQUID顕微鏡を構成して、鮮明な磁束像の観測にも成功した。また、冷凍機を改造して、SQUID顕微鏡として使う研究にも着手できた。

Research Products

• [Journal Article] Scanning SQUID Microscopy for Sensing Vector Magnetic Field (2018)
  • Author(s): T. D. Vu, M. Toji, A. Ito, S. Miyajima, T. H. Ho, H. Shishido, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Journal Title: IEEE Transactions on Applied Superconductivity Volume: 28 Pages: 1601105
  • DOI: 10.1109/TASC.2018.2808765
• [Journal Article] Numerical restoration of surface vortices in Nb films measured by a scanning SQUID microscope (2017)
  • Author(s): Ito Atsuki、Huy Ho Thanh、Dang Vu The、Miyoshi Hiroki、Hayashi Masahiko、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Journal of Physics: Conf. Series Volume: 871 Pages: 012021～012021
  • DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simulations of vortices in a star-shaped plate with an artificial pin (2017)
  • Author(s): Miyoshi Hiroki、Ito Atsuki、Dang Vu The、Huy Ho Thanh、Hayashi Masahiko、Kato Masaru、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Journal of Physics: Conf. Series Volume: 871 Pages: 012027～012027
  • DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012027
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Vector sensor for scanning SQUID microscopy (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, H. T. Huy, S. Miyajima, H. Shishido, M. Hidaka, M. Hayashi, and T. Ishida
  • Journal Title: Journal of Physics: Conf. Series Volume: 871 Pages: 012075～ 012075
  • DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012075
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fractional vortices in a nano-scaled superconducting composite structure (d-dot) with a twin boundary (2017)
  • Author(s): Fujita Norio、Kato Masaru、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 807 Pages: 052014～052014
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/5/052014
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Toward scanning vector SQUID microscopy (2018)
  • Author(s): T. Ishida, V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi
  • Organizer: 新規超伝導体・ナノ構造超伝導体における渦糸物理
• [Presentation] Scanning SQUID Vector Microscopy (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Scanning SQUID Microscopy for Sensing Vector Magnetic Field (2017)
  • Author(s): T. Vu, M. Toji, A. Ito, S. Miyajima, T. Ho, H. Shishido, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: 13th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SQUID Microscopy for Probing Vortices in Small-Restricted Geometry (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Minomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: Tenth International Conference on Vortex Matter in Nanostructured Superconductors (VORTEX X)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Constructing a Vector Scanning SQUID System (2017)
  • Author(s): T. D. Vu, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, T. H. Ho, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: 21th international Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of novel SQUID microscopy (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Hidaka, M. Hayashi
  • Organizer: 第25 回渦糸物理国内会議 -超伝導体における渦糸状態の物理と応用(2017)