基于超导谐振腔用于低功率测量的近场扫描微波显微镜
介观与纳米尺度物理
2014-04-03 v1 超导电性
仪器与探测器
量子物理
摘要
我们报道了一种低温 (300 mK) 近场扫描微波显微镜的设计与性能。该显微镜使用微波谐振腔作为近场传感器，工作频率为 6 GHz，微波探测振幅低至 100 uV，使谐振腔内的光子数接近足够低 (N~1000)，从而实现相干量子操纵成为可能。该谐振腔由微型化分布式分形超导电路制成，并与探针尖端集成，经微加工使其足够紧凑，可直接安装在石英音叉上，并作为原子力显微镜 (AFM) 并行操作。谐振腔通过磁耦合连接到传输线以进行读出，为实现增强灵敏度，我们采用 Pound-Drever-Hall 测量方案锁定谐振频率。我们在尖端周围实现了良好局域化的近场，使得微波分辨率与 AFM 分辨率相当，电容灵敏度低至 6.4x10^-20 F/rtHz，受限于机械噪声。我们相信，此处展示的结果是利用近场扫描微波显微镜探测纳米尺度量子系统的重要一步。
引用
@article{arxiv.1404.0534,
title = {A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements},
author = {S. E. de Graaf and A. V. Danilov and A. Adamyan and S. E. Kubatkin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.0534},
year = {2014}
}