利用金刚石氮空位磁强计观测到金属微线中电流分布的表观离域现象
介观与纳米尺度物理
2019-01-31 v2
摘要
我们报道了对制备于电绝缘金刚石衬底上的金属微线中连续电流所产生磁场的定量分析。通过光探测磁共振谱测量塞曼位移，利用金刚石表面附近设计的氮空位（NV）中心层获取矢量磁场的空间分布图。我们发现面内磁场（即平行于金刚石表面）明显弱于理论预测，而面外磁场也表现出意外的调制。研究表明，当我们假设电流被限制在金属内时，无论电流密度细节如何，所测磁场均与安培环路定律或磁场高斯定律不相容。该结果在多个金刚石样品中重现，测得偏离安培定律达94(6)%。为解释这一表观磁异常，我们引入一种广义描述：允许电流在NV传感层上方（包括金属线内）和NV层下方（即金刚石中）同时流动。在此双通道描述下对毕奥-萨伐尔定律进行反演，可唯一求解两个电流密度，其完全解释数据、符合经典电动力学定律，并表明NV测得的总电流与电学测得电流密切吻合。然而，该描述也得出一个令人惊讶的结论：在某些情况下，大部分电流似乎流经金刚石衬底而非金属线，并在金刚石中横向扩散至距金属线数微米处。在邻近测试线间未观测到电导现象，排除了常规导电效应。[...]
引用
@article{arxiv.1810.01077,
title = {Apparent delocalisation of the current flow in metallic wires observed with diamond nitrogen-vacancy magnetometry},
author = {J. -P. Tetienne and N. Dontschuk and D. A. Broadway and S. E. Lillie and T. Teraji and D. A. Simpson and A. Stacey and L. C. L. Hollenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.01077},
year = {2019}
}
备注
Includes new data and discussions