利用单自旋磁力计对电流密度进行纳米尺度成像

纳米结构与薄膜中的电荷传输是科学与技术中许多现象和过程的基础，从介观物理中的量子效应与电子关联，到集成的基于电荷或自旋的电子电路，再到能源研究中的光活性层。由于此类结构的纳米级尺寸和电流的巡游特性，直接可视化其中的电荷流动极具挑战性。在本工作中，我们展示了包括金属纳米线和碳纳米管在内的二维导体网络中电流密度的无损磁成像。我们的传感器是附着在扫描探针上的金刚石氮-空位中心的电子自旋。利用差分测量技术，我们在 2e4 A/cm2 的基准电流密度之上检测到了低至几 uA 的直流电流。重建图像的空间分辨率通常为 50 nm，最佳努力下可达 22 nm。电流密度成像为研究二维材料与器件中的电子传输和电导变化提供了一条新途径，在凝聚态物理中有许多令人兴奋的应用。