用于扫描探针应用的动力学电感力传感器的设计、制备与表征

我们描述了一种用于低温原子力显微镜的换能器，其基于超导纳米线中应变依赖的动力学电感所产生的机电解耦。该力传感器是一个弯曲的三角形板（悬臂），其偏转通过 4.5 GHz 高 Q 值超导微波谐振器的谐振频率偏移来测量。我们给出了设计仿真，包括表面应变的力学有限元建模以及具有大动力学电感的蜿蜒纳米线的电磁仿真。我们讨论了力传感器的集总元件模型，并描述了附加分流电感在调谐至用于测量微波谐振的传输线耦合中的作用。我们详细描述了制备过程，包括每一层所用工艺参数的信息。我们还讨论了利用聚焦电子束诱导沉积铂在悬臂上制备尖针尖。最后，我们给出了表征机械谐振频率分布、微波谐振的温度依赖性以及该传感器作为力的机电解换能器运行的测量结果。