使用自旋极化扫描隧道显微镜可视化 Fe_1+YTe 中单轴应变对反铁磁畴的调控

本方案的意义在于实现了单轴应变装置与扫描隧道显微镜的联用可视化。该方法既可施加应变，又能对SDM中结构畴的调控进行直接观察。该技术的主要优势在于，由于采用的是机械式装置，能够实现更大的应变程度。

其表面效应可通过扫描隧道显微镜进行可视化观察。在高温超导体中，通过有意识地调节和操控对称性破缺态，可以实现对超导性的调控与理解。该方法可应用于任何材料，只要该材料为单晶且与SDM兼容。

需要进行大量设备测试，以确定该装置在不同条件下的响应情况，包括可实现的应变程度。这是一个极具挑战性的实验，耐心以及对所进行操作的透彻理解至关重要。该过程的可视化演示十分关键，因为它有助于深入了解如何制作和使用文中所述的与SDM结合的装置，而这一过程十分复杂。

首先，拆解U形装置并将其放入丙酮中。通过超声处理20分钟来清洗该装置、千分尺螺钉、贝氏弹簧垫圈和基板。然后，将其转移至异丙醇中，并再进行20分钟的超声处理。

清洁后，将装置部件放入烘箱中烘烤15至20分钟，以去除任何残留水分并进行脱气处理。然后，使用锋利的剃刀将碲化铁样品切割成1毫米×2毫米×0.1毫米大小。最后，将各部件组装在一起。

u形结构内部的开口为1毫米，可通过位于装置两侧的一对千分尺螺丝调节开口大小。在两个独立的培养皿中，根据环氧树脂数据表上的说明分别混合导电银胶和非导电环氧树脂。随后，涂上一层薄薄的银胶以形成电接触，并将样品跨过1毫米的间隙进行固定，使其长轴方向与铁碲样品的b轴方向一致。

将样品台和样品放入对流烘箱中，加热15分钟，再次固化环氧树脂。待样品冷却后，用非导电环氧树脂覆盖其两侧，使样品在装置上得到牢固支撑。然后，将其放回烘箱中固化环氧树脂。

使用光学显微镜从各个角度观察样品的位置，检查样品侧面与间隙是否平行对齐。在完成所有准备工作后，一边观察样品表面，一边通过旋转千分尺螺钉50度来施加压缩应变。施加压力后，样品不应出现裂纹或弯曲现象。

接下来，将装置拧入底板。固定后，从底板向U形装置上涂抹一层薄薄的银环氧树脂，以在样品与底板之间形成电接触。将样品放入烘箱中固化环氧树脂。

冷却后，使用万用表检查电接触。然后，使用一层薄的非导电环氧树脂将铝柱粘接到样品上，使其垂直于 ab 解理面。铝柱的尺寸应与样品相同。

当铝柱位置正确后，将组装好的装置加热至环氧树脂完全固化。首先，将装置转移至扫描隧道显微镜，将其放入可变温度、超高真空扫描隧道显微镜的装载端口。使用机械臂操纵器，在室温下的超高真空中敲断铝柱，以暴露出新鲜解理的表面。

立即将装置原位转移至另一组操纵器，并送入已冷却至9开尔文的扫描隧道显微镜腔室，插入显微镜探头。在进行后续步骤前，让样品在该温度下过夜冷却，并在实验过程中维持此温度。待温度达到平衡后，每次实验前在经过多轮溅射和退火处理的铜（111）表面上，利用场发射法制备铂铱合金针尖。

利用施加在显微镜压电材料上的电压，移动样品台以与针尖对齐。然后使针尖接近样品。当针尖距离样品数埃米时，若示波器上已显示隧穿电流，则可开始采集形貌图像。

这是一张未受应变的铁碲单晶的10纳米原子分辨率形貌图像。所观察到的原子结构对应于样品解理后暴露的碲原子。该形貌图的4DA变换在图像沿a和b方向的四个角上显示出四个尖锐的峰，这些峰对应于原子布拉格峰。

与第一幅图像不同，此形貌图像显示的是使用磁性针尖获得的形貌图。可观察到沿 a 轴方向、周期为晶格周期两倍的单向条纹。该形貌图的 4DA 变换除了布拉格峰外，还显示出一对新的卫星峰，对应于布拉格峰动量的一半，因此在实空间中的波长为两倍。

这种新结构对应于表面下方铁原子的反铁磁条纹序。在未受应变样品的某些区域，存在孪晶畴界，其中具有长b轴的晶体结构及其伴随的反铁磁条纹序旋转了90度。在此处，您可以观察到反铁磁孪晶畴界的25纳米形貌图。

该区域的4DA变换显示出由绿色和黄色圆圈标出的两对反铁磁序。每个磁畴仅对4DA变换中的一对峰有贡献。对于应变样品，由于施加了单轴压力，只能观察到单一磁畴。

此处显示的大尺度形貌图覆盖的总区域约为 1.75 微米 × 0.75 微米，面积超过未应变样品的两倍。每幅形貌图的 4DA 变换仅显示一对原子力显微镜（AFM）峰，表明该应变样品上仅存在单一畴结构。在进行此操作时，最重要的是明确您的最终目标。

明确施加单轴应变的原因将指导你选择样品取向以及应变施加的程度。通过此方法，应变装置还可与其他技术结合使用，例如X射线衍射、共振弹性X射线散射和角分辨光电子能谱。应变二极管显微术（SDM）是一种强大的技术，能够实现对量子材料中电子的可视化观测。

这些材料对外部扰动（如应变）非常敏感，因此集成单轴应变的扫描微波显微镜技术将能够实现对这些材料的电子调控，并可视化其对应变的响应，最终目标是深入理解超导性。