Summary
단축 긴장을 사용 하 여 스핀 편광 주사 터널링 현미경과 함께, 우리는 시각화 Fe의 antiferromagnetic 도메인 구조를 조작1 + y테, 철 기반 초전도체의 부모 화합물.
Abstract
상관된 전자 시스템을 이해 하는 탐구의 새로운 실험적인 기술 및 방법론의 개발을 향해 실험 측정 국경 밀고 있다. 여기 우리가 우리의 가변 온도 controllably 샘플에서 비행기에 단축 긴장을 조작 하 고 프로브 원자 규모에서 그들의 전자 응답 수 있는 터널링 현미경 검사에 통합 소설 집에서 만든 단축 긴장 장치를 사용. 우리 antiferromagnetic (AFM) 도메인 및 Fe1 +y테 샘플, 철 기반 초전도체의 부모 화합물에에서 그들의 원자 구조를 시각화 터널링 현미경 (STM) 스핀-분극 기술 검색을 사용 하 여, 그리고 이러한 도메인 적용된 단축 긴장에 대처 하는 방법을 보여 줍니다. 우리는 양방향 AFM 도메인 ~ 50-150의 평균 도메인 크기 unstrained 샘플에 관찰 nm, 단축 적용 받으며 단일 단방향 도메인으로 전환. 여기에 제시 된 결과 STM, 다른 분 광 기법, 대칭 양자 소재 시스템에서 유도 관해서는 전자 속성을 튜닝에 대 한 둘 다에 있는 중요 한 튜닝 매개 변수를 활용 하는 새로운 방향으로 엽니다.
Introduction
Cuprates와 철 기반 초전도체에 고온 초전도 양자 문제1,2의 흥미로운 상태입니다. 이해 초전도 주요 과제는 전자 nematic 및 smectic 단계 (전자의 회전 및 변환 대칭 끊기)와 같은 다양 한 깨진된 대칭 상태의 로컬로 얽혀 자연 초전도3,,45,,67. 조작과 고의적인 튜닝이 깨진된 대칭의 이해 및 초전도 제어 핵심 목표 이다.
제어 변형, 단축 및 biaxial, 압축된 문제 시스템8,,910,11,12, 집단 전자 상태를 조정 하는 확고 기술입니다. 13,14,15,,1617,18,19,20,21, 22. 이 깨끗 한 튜닝, 화학도 핑을 통해 장애의 소개 없이 일반적으로 다양 한 종류의 실험에 대량 전자 속성23,,2425,26 조정 . 예를 들어 매치 압력 nematic 상전이 철 기반 초전도체의 초전도 구조, 자석, 및 Sr2RuO413 에 cuprates27 에 엄청난 효과를 입증 했다 10 , 14 , 28 , 29 그리고 최근 SmB624의 토폴로지 상태 튜닝에서 설명 되었다. 그러나, 표면에 민감한 기법, STM 등 각도 해결 광전자 방출 분광학 (ARPES) 스트레인의 사용에 제한 해 라 성장 박막 일치 하지 않는 기판26,30에 되었습니다. 표면에 민감한 실험에 단일 결정에 긴장을 적용 하 여 주요 과제는 초고 진공 (UHV)에 긴장된 샘플을 쪼개 다 필요가. 지난 몇 년 동안, 대체 방향 압 스택9,10,,1831 에 또는 열 확장19의 다른 계수 접시에 얇은 샘플을 에폭시 하고있다 ,32. 그러나 두 경우 모두, 적용 된 스트레인의 크기 매우 제한 됩니다.
여기 우리 제약 없이 샘플 (압축 변형)을 변형 하 고 동시에 STM을 사용 하 여 그것의 표면 구조를 시각화 하는 연구자 수 있도록 새로운 기계 단축 긴장 장치의 사용을 보여 줍니다 ( 그림 1참조). 예를 들어, 사용 하는 철1 +yTe의 단일 결정 어디 y = 0.10, (y는 과잉 철 분 농도) 철 칼코게나이드 초전도체의 부모 화합물. TN 아래 = ~ 60 K, Fe1 +y테 변환 높은 온도 상자성 상태에서 낮은 온도는 bicollinear 스트라이프 자기 순서26,33 와 antiferromagnetic 상태 34 ( 그림 3A, B참조). 마그네틱 전환 추가 동반 된다 구조 전환 정방에서 단사26,35. 비행기에서 AFM 순서 orthorhombic 구조34의 긴 b 방향을 따라 가리키는 스핀 구조와 detwinned 도메인을 형성 합니다. 스핀 편광 STM와 AFM 순서를 시각화, 여 우리 unstrained Fe1 +y테 샘플에서 양방향 도메인 구조를 조사 하 고 그들의 전환을 적용 받으며 하나의 큰 도메인으로 관찰 ( 에서 회로도 참조 그림 3 C-E). 이러한 실험 주사 터널링 현미경 샘플 및 표면 구조의 동시 이미징의 고착, 여기에 제시 된 단축 긴장 장치를 사용 하 여 단일 결정의 성공적인 표면 조정 표시. 그림 1 도식 도면 및 기계 긴장 장치의 사진을 보여준다.
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Protocol
참고: U 자형 몸 뻣 뻣 하 고 열팽창 (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), 304-등급의 스테인레스 스틸에 대 한 ~17.3 μm/(m∙°C)에 비해 낮은 계수는 416-학년 스테인레스 스틸의 이루어집니다.
1. 기계 장치를 단축 긴장
- 먼저 별도로 아세톤에 그들을 sonicating 고 소 프로 파 놀, 20 분 마다, 그 후에 U 자 모양의 장치, 마이크로 미터 나사 (인치 당 72 회전에 해당 하는 1-72), Belleville 봄 디스크 및 베이스 플레이트 청소 초음파 목욕 sonicator에서. 이 모든 불순물/입자를 제거합니다. 이 프로세스는 후드에서 수행 되어야 합니다.
- 어떤 물 잔류물 든 지 제거 하 고 드 하 15-20 분 동안 오븐에 구워 그들.
- 광학 현미경 관찰 하면서 날카로운 면도칼 블레이드를 사용 하 여 철1 +Y테 샘플 크기, 즉 2 m m x 0.1 m m x 1을 잘라.
- 그림 1C와 같이 함께 부품을 조립, 먼저 패널. 마이크로미터 나사의 쌍에 의해 큰 장치의 측면에 있는 또는 U 내부 1 m m와 작은 조정 될 수 있다.
2입니다. 긴장의 신청
- 두 개의 별도 요리, 혼합 실버 에폭시 (H20E)와 에폭시 데이터 시트에 대 한 지침에 따라 절연체를 사용 에폭시 (H74F).
- U 자 모양의 장치에 전기 접점을 만들고 철1 +y테 샘플의 b 축 중심의 긴 축 (1 m m x 2 m m x ~0.1 m m의 크기)의 샘플을 탑재 실버 에폭시 (H20E)의 얇은 레이어를 적용 그림 1C에서 같이 1 mm 간격에 걸쳐 장치 위에. 대류 오븐에 구워 120 ° c.에 15 분 동안 장치
- 샘플은 장치에서 지원 단단히 있도록 절연체를 사용 에폭시 샘플의 두 측면을 커버. 100 ° c.에 20 분 구워
- 광학 현미경을 사용 하 여, 샘플 간격으로 샘플의 측면의 병렬 정렬에 대 한 확인을 모든 각도에서 위치를 검사 합니다.
- 필요에 따라 샘플링 간격 내에서 장소와 H20E 및 H74F 에폭시 (그림 1C)에 의해 적용.
- 광학 현미경 샘플의 표면을 관찰 하는 동안 마이크로미터 나사를 회전 하 여 압축 긴장을 적용 합니다.
참고: 여기 우리는 50 ° 변형 적용 하지만이 샘플에 적용 되는 긴장의 양에 따라 수정할 수 있습니다. 압력 샘플 Belleville 봄 디스크의 시리즈로 전송 됩니다. 아무 균열 또는 압력을 적용 한 후 샘플의 절곡 해야 합니다. - 그림 1B와 같이 베이스 플레이트에 장치를 스크류.
- 샘플 및 격판덮개 사이 전기 접점을 만들 U 자 모양의 장치에 기본 격판덮개에서 실버 에폭시 (H20E)의 얇은 레이어를 적용 합니다. 120 ° c.에 15 분 구워 멀티 미터를 사용 하 여 접점을 측정 합니다.
- H74F 전도성 에폭시의 얇은 레이어를 사용 하 여 긴장된 샘플, b를 cleaving 평면에 수직에 알루미늄 게시물을 샘플 (같은 크기)를 붙입니다. 에폭시 완 치 될 때까지 20 분 대 한 조립된 장치를 구워.
3. 전송 장치 스캔 터널링 현미경 헤드
- 샘플 및 분석 실로 터널링 현미경, 스캔 변수 온도, 초고 진공의 로딩 도크를 통해 게시물 착 장치 전송 ( 그림 2A참조).
- 실내 온도에, 갓 쪼개진된 표면 노출 초고 진공에서 알루미늄 게시물 그만 팔 조작 기를 사용 하 여.
- 즉시 전송 장치 (긴장된 샘플) 조작자 주사 터널링 현미경 챔버와 현미경 머리 ( 그림 2B참조), 9 공화국 아래로 냉각 된 9 공화국에서 모든 실험을 수행의 또 다른 세트와 함께 현장에서
- 다음 단계를 수행 하기 전에 하룻밤을 샘플을 수 있습니다.
4. STM 실험 수행
- 스퍼터 링 및 어 닐 링의 여러 라운드로 처리 된 Cu (111) 표면에 필드 방출 하 여 각 실험 전에 Pt-Ir 팁을 준비 합니다.
- 샘플에 접근 하 여 따라 다음 샘플 단계는 팁으로 이동 외부 컨트롤러에 의해 현미경에서 압 전 재료에 적용 된 전압을 사용 하 여.
- 일단 팁은 몇 가지 Å 멀리 샘플 및 터널링 전류에서 오실로스코프, 다른 설정값 편견 및 설정치 전류에 걸릴 topographs에 등록 됩니다.
참고: 주사 터널링 현미경 제조 업체 제공 컨트롤러 및 소프트웨어에 의해 제어 됩니다. 현미경의 동작을 위해 사용자 매뉴얼/자습서 (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/)를 참조 하십시오.
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Representative Results
STM topographs 샘플과 설정치에 적용-12 백만 전자 볼트의 설정치 바이어스 상수 현재 모드에서 측정 되었다-1.5의 현재 나 수집 끝에. Pt-Ir 팁 모든 실험에서 사용 되었다. 스핀 편광 STM를 위해 주사 터널링 현미경 팁 코팅 자석 원자는 확실히 도전적 일 수 있다. 이 경우 철1 +y테 공부의 샘플 자체는이 달성의 간단한 수단을 제공 합니다. 초과 철 (Fe1 +y테y ) 쪼개진된 표면에 약하게 바인딩됩니다. 검색 팁 몇 나노를 초과 하는 충분 한 전류에는 팁을 제공 하는 높은 낮은 바이어스에 가까운 근접이 Fe 원자 그리고 그 원자의 몇 가지 팁36에 의해 선택 될 수 있습니다. 스핀 편광 팁을 생성 하는 다른 방법은 샘플 팁 분리의 급속 한 감소에 의해 접촉 이루어집니다 (과잉 철 분 농도의 위치)로 될 때까지 측정 된다 포화 전류에 의해. 과정에서 초과 다리미 끝에 본드를. 스핀 편광 팁의 성공적인 준비 그 주기는 두 번 가기 텔루륨 원자의 격자 상수의 지형에 자기 대조적으로 드러났습니다. 이 추가 변조는 더 아래에서 설명한 대로 샘플에서 antiferromagnetic 순서입니다.
그림 4A 는 unstrained Fe1 +ynonmagnetic 주사 터널링 현미경 팁 테 단 결정에 10 nm 원자 해상도 지형 이미지를 보여줍니다. 샘플을 고착 후 노출 테 원자에 해당 하는 본 원자 구조 ( 그림 3A참조). 푸리에 변환 (FT)는 지형 따라 a-와 b-방향, q테는 그리고 q테b, 원자 브래그 피크에 해당 하는 이미지의 모서리에 4 개의 날카로운 봉우리를 보여줍니다. FT에 중앙 넓은 피크는 현재 연구에 대 한 관련 긴 파장 이질성에 해당 합니다. 그림 4C 그림 4A, 자석 팁으로 얻은 처럼 같은 크기의 다른 topograph를 보여줍니다. 두 번 하는 축을 따라 격자의 주기와 단방향 줄무늬 관찰 된다. 그림 4D 쇼는 브래그 이외에 본 topograph 피트 봉우리, QAFM1, 해당 반 브래그 피크 결합체 하에서 위성 봉우리의 새로운 쌍 그리고, 따라서, 두 번 실제 공간 파장. 새로운 구조는 표면 바로 아래 철 원자의 AFM 줄무늬 순서에 해당합니다.
이 unstrained 샘플에는 긴 b 축과 동반 AFM 스트라이프 순서 결정 구조 90 °를 회전 트윈 도메인 경계를 관찰 하는 것 어렵지 않다. 그림 4E 는 25 nm 스핀 편광 topograph를 AFM 트윈 도메인 경계를의 보여준다. 이미지의 피트는 이제 AFM 순서 (녹색, 노란색 동그라미에 의해 강조)의 두 쌍을 보여줍니다. QAFM의 한 쌍에 기여 하는 각 자기 도메인 FT에 봉우리. 이 명확 하 게, 우리를 시각화 하기 위해 푸리에 필터링 AFM 봉우리와 쏘아 피트의 각 쌍 다시 실제 공간. 결과 그림 4GH 두 개의 단방향 스트라이프 도메인 강조 표시 됩니다.
따라서, 우리는 도메인 구조 및 큰 규모로 표면에 경계를 공부 했다. 그림 5A, 그림 6A및 그림 7A 0.75 µ m x 0.75 µ m 이상 약간의 전체 지역에 걸쳐 3 개의 다른 unstrained 샘플에 대규모 topographs 표시 됩니다. 여러 작은 확대 topographs도 스트라이프 구조를 강조 하기 위해 표시 됩니다. topographs 필터링 푸리에 수 있도록 높은 공간 해상도 (1024 x 1024 픽셀 0.25 µ m2당)으로 찍힌다 고 역 푸리에 변환 큰 규모로 분석. 해당 도메인 구조 및 경계 그림 5B, 그림 6 c및 그림 7 H에표시 됩니다. 전반적으로, 여러 대체 스트라이프 도메인 unstrained 샘플에 대 한 예상 대로 전반적으로 같은 영역을 다루는 관찰 된다. 그것은 그 큰 규모에 표면은 전반적인 원자적 평면, 아직 라인 결함 (그림 5A) 등 원자 단계 (그림 7A), 몇 가지 다른 구조적 비리를 관찰할 수 있다. 스트라이프 도메인은 이러한 불규칙성의 영향을 받지.
여기에서 우리 긴장된 샘플 이동. 그림 8 은 두 배 이상 많은 총 면적 0.75 µ m x ~1.75 µ m의 총 지역에 걸친 대규모 topograph 그림 5, 그림 6, 그림 7에 나와 있는 unstrained 샘플에서 스팬 보여 줍니다. 강한 대조에서는, 각 topograph에 대 한 피트의 AFM 봉우리만이 긴장된 샘플에 단일 도메인을 나타내는 한 쌍을 보여 줍니다. 이 더 전체 지역에 단일 스트라이프 도메인을 확인 하는 푸리에 필터링 iFT 분석에 의해 구상 될 수 있다. 다시 한번, 단방향 스트라이프 순서 다른 표면 불규칙이 긴장된 샘플에 의해 영향을 받이 되지 않습니다.
그림 1: 변형 장치. 긴장 장치 (A) 회로도 U 자 모양의 장치는 두 개의 마이크로 미터 압축 (1) 및 (2) 디바이스의 확장에 대 한 나사 간격 영역. 샘플 간격 또는 간격 그림 패널 A 와 B와 같이 위에 그림 패널 A 와 C 에 같이 안에 갇혀 수 있습니다. H20E 및 H74F 에폭시의 조합 샘플에 적용 되 고 100 ° c.에 치료 일단 샘플에 에폭시 치료 샘플의 동일한 면적에 대 한 게시물 H74F를 사용 하 여 샘플의 표면에 epoxied입니다. (B) 긴장 장치는 최고와의 실제 설정 보기, 전면 보기, 및 한 줌 샘플의 합니다. 장치는 현미경 머리에 슬라이드 샘플 홀더를 실수를. 연락처를 장치에서 샘플 접시에 전도성 에폭시를 사용 하 여 만들어집니다. 압력의 전송 나사 및 Belleville 봄 디스크의 시리즈를 사용 하 여 활성화 됩니다. B 의 마지막 패널 표시 설정, 변형 장치 UHV 분석 챔버로 이동할 준비가. (C) 대안 방법은 스트레인 장치의 간격 안에 샘플을가지고 것입니다. C의 두 개의 중간 패널에 두 번째 unstrained 샘플 참조 장치에 epoxied입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 터널링 현미경 설치 검색. (A) 주사 터널링 현미경 설치 합니다. 현미경에서 라디오 주파수 (RF) 소음 차폐는 음향 챔버에 배치 됩니다. (B) 맨 샘플 홀더를 가진 현미경 머리. Pt/Ir 팁 표시 됩니다. 샘플 단계 샘플은 팁 위에 바로 압 전 액추에이터의 집합으로 이동할 수 있습니다. (C) 현미경 머리 두 방사선 방패 안에 배치 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: Fe1 +y테 크리스탈 구조. (A) 텔루륨 원자를 보여주는 상위 레이어와 축일의 결정 구조. 빨간 점선 윤곽 3 단위 세포. 원자 단위 셀 (빨간 실선)와 축일의 자석 구조 (검은 실선)의 (B) 실제 공간 구조 그림. 마그네틱 wavevector λafm 두 번 테 테 원자 사이의 원자 거리입니다. Fe 원자에 화살표 회전 방향을 나타냅니다. (C) 회로도 AFM 트윈 도메인에서 두 도메인의 단사에서 ~ 60을 70 K, 평등을 정방 인구 구조 전환을 통해 냉각 될 때 형성을 보여주는. (D)는 detwinning의 응답 프로세스, 하나의 도메인 향상 (레드)와 다른 도메인 b 축 (검은 화살표)을 따라 긴장의 상당한 금액 적용 될 때 감소 (파란색). (E) A 완전 한 detwinned 도메인에는 하나의 단일 도메인. (F-H) C-전자패널의 실제 공간 FT. 빨간색 진짜 공간 도메인에 해당 하는 QAFM1 봉우리 그리고 파란 도메인에 해당 하는 QAFM2 봉우리. 브래그 봉우리 격자는 이미지의 모서리에 검은 점 들으로 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: unstrained Fe1 +y테에서에서 단방향 변조. (A) A 10 nm x 10 nm topograph Fe1 +y테 없는 자석 대조의 원자 격자 구조. (B) FT 패널의 A, (검은 동그라미) 이미지의 모서리에는 브래그 피크를 보여주는. Fe1 +y테의 자석 구조 (C) A 10 nm x 10 nm topograph 스핀 편광 팁을 사용 하 여 측정. QAFM1 에 나타나는 봉우리에 해당 하는 한 축을 단방향 줄무늬 패널 D와 같이 FT에 테는q/2 =. 트윈 도메인 경계를 넘어 (E) A 25 nm x 25 nm 지형 이미지. E2를 보여주는 패널의 (F) 피트 봉우리 QAFM1 및 QAFM2의 세트. (G) 역 푸리에 패널 F에서 QAFM1 봉우리의 (iFT) 변환. 붉은 색 QAFM1 봉우리의 고 강도에 해당합니다. (H) iFT 패널 F에서 QAFM2 봉우리의. 도메인 경계는 G 와 H패널에 표시 된 이미지에 명확 하 게 다릅니다. 역 푸리에 필터링 방법 후속 수치에 다른 도메인을 식별 하기 위해 사용 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: unstrained Fe1 +y테 트윈 도메인 이미지입니다. (A) x 0.25 µ m 지형 이미지 트윈 경계를 보여주는 0.75 µ m. 데이터는 3 개의 인접 한 지형 이미지, 0.25 µ m. (B) 사용 iFT x 각 0.25 µ m에에서 인수 되었다, 도메인 경계는 명료 하 게 분명 하다. (C-E) (X)와 노란 색 점선된 상자 표시 이미지의 확대/축소 기능 강조, 점선, 색 상자 경계 주위와 함께 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6: unstrained Fe1 +y테에서에서 여러 도메인 이미지입니다. (A) 0.10 µ m 지형 이미지는 unstrained Fe1 +y테 x 0.10 µ m. (B) FT 패널의 A, 두 방향으로, 즉 QAFM1 및 QAFM2봉우리를 보여줍니다. (C) 패널 A를 나타내는 다른 도메인의 iFT 이미지. (D 및 E) 줌 기능의는 강조 표시 된 노란색-및 오렌지-점선 상자 패널 A에. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7: unstrained Fe1 +y테에서에서 트윈 도메인 이미지입니다. (A) 0.5 µ m. (B-D) 라인의 상처는 블랙에 걸쳐 찍은 topograph x 0.75 µ m의 영역에 걸친 지형 이미지에 보라색, 녹색 화살표는 패널. (E-G) 확대/축소에서 패널 A에, 갈색, 녹색과 노란색 (X) 표시에서 강조 영역의. (H) iFT 패널 A를 보여주는 쌍둥이 도메인의. 흰색 점선 라인은 단계 가장자리/경계. 도메인 구조 기능 영향을 하지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 8: 긴장된 Fe1 +y테에에서 detwinned 도메인 이미지입니다. (A) A 큰 1.750 µ m 0.50 µ m 지형 긴장된 Fe1 +y테 샘플에 x. (B 와 C)는 두 개의 큰 (0.50 µ m x 0.50 µ m) 단일 topographs AFM의 한 쌍에 인수는 피트 한 방향으로 봉우리. (D)는 푸리에 필터링 및 iFT 과정 패널 A, 예상 대로 단일 도메인만을 보여주는 이미지에 적용 됩니다. D 패널에 점선 단방향 도메인에는 영향을 주지 않는 단계입니다. (E) 한 줌에서 (X) 단방향 줄무늬를 보여주는 노란색으로 강조 표시 된 영역의. (F) A 줌에서 패널 Edetwinned 샘플의 단방향 줄무늬 명확 하 게 보이고. (G) FT 패널 E의. AFM 봉우리 패널 E에서 진짜 공간 구조와 동의 한 방향에만 나타납니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
STM 내부 샘플으로 이동 하는 데 필요한 모든 작업 팔 조작자의 세트를 사용 하 여 수행 됩니다. STM은 낮은 온도에서 액체 질소와 액체 헬륨에 의해 고 샘플 접근 되 고 전에 적어도 12 h 아래로 냉각. 샘플 및 현미경 온도를 열 평형에 도달 수 있습니다. 전기 및 음향 소음, 격리 하는 STM는 음향 및 무선 주파수 차폐 룸에 배치 됩니다. 현미경 머리 더 최적화 된 수단이 안정성에 대 한 스프링에서 일시 중단 됩니다. 샘플 단 1mm 긴장 샘플의 다른 부분에 액세스할 수 있도록 하는 몇 밀리미터에 의해 번역 될 수 있다.
단축 압력 여기에 설명 된 실험에서 튜닝 매개 변수 이기 때문에, 그것은 절대적 냉각에서 생성 된 열 응력 샘플에 직접 전송 되지 않습니다. 이 위해, 우리는 Belleville 봄 디스크의 시리즈를 채택 한다. 50 µ m의 작업 부하에서 67 N, 그리고 편향의 Belleville 봄 디스크의 작업 부하를 사용 하 여, 우리 k 로 각 디스크에 대 한 스프링 상수 계산 = 1.3 x 106 N/m, 총 스프링 상수 k 의 수율 = 105 N/m f x 1.625 또는 4 쌍의 시리즈에서 온천입니다. 이렇게 하면 1%의 그리고 그러므로 무시할 수 적용 된 스트레인에 대 한 0.05% 미만 4 K를 실 온에서 냉각을 통해 샘플에 열 응력. 실험에서 우리는 마이크로미터 나사를 회전 δ x 에 해당 하는 50 ° = 50 µ m. 봄을 통해 샘플에 적용 되는 힘 F 수 산출 될 수 있다 = kΔx = 8 명. 압력 이므로 p F =/A = 8 N / (10-6 m2x 0.1) = 0.08 GPa. 70의 영의 계수에 대 한 축일37학점, 적용된 매치 압력 0.1% 긴장에 해당.
주요 과제는 STM와 긴장 장치를 통합 하거나 샘플에서 균열을 도입 하지 않고 스트레인의 응용 프로그램입니다. 테스트는 Ru2O7, Bi-2212, Sr3의 여러 샘플에 실험 하 고 Fe1 +y테 샘플 견딜 ~ 1에 해당 하는 ~0.8%-1.0%의 변종 샘플 두께 따라, GPa의 적용 압력입니다. 시각적으로 광학 현미경으로 본 샘플 표면에 균열의 표시가 없습니다이 값 보다 관찰 있습니다. 최근 작품 같은 원칙에 따라 ± 1% 변형 Sr2RuO4 9. 에 응용 프로그램 성공적으로 보여주었다.
이 기법의 성공 하거나 그것을 굽 힘 없이 1 mm 간격 및 응용 프로그램 샘플에 긴장의 샘플의 정확한 줄 맞춤의 주의 실행에 있다. 또 다른 중요 한 고려 사항은 깨끗 하 고 평평한 표면에의 노출을 수 있는 cleaving 프로세스입니다. 이 임의의 프로세스 이며 쉽게 쪼개 다 재료에 대 한 최고의 작품. 마지막 배려는 데 날카로운 팁을 원자 해상도 및 자석 대조를 달성 하기 위해 몇 가지 초과 철 원자를 선택할 수 있습니다.
결론적으로, 실험 및 분석 여기에 성공적으로 설명 된 우리의 긴장 장치와 상관된 전자 시스템에서 경쟁 주문 연구에 귀중 한 수 있는 새 튜닝 매개 변수를 제공 하는 STM의 보여 줍니다. 현재 장치의 장점은 다양 한 시료에 적용할 수 있는 긍정적이 고 부정적인 긴장입니다. 이 데모 ARPES 등 다른 분 광 실험에 영향을 줄 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
펜 실바 니 아. 수상에서 지원에서는 미국 국립 과학 재단 (NSF) 경력 인정 DMR-1654482입니다. 소재 합성 아니 2011/01/B/ST3/00425 폴란드 국립 과학 센터 보조금의 지원으로 수행 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Belleville spring disks | McMaster Carr | ||
| Fe(1.1)Te | Single Crystal | ||
| H20E | Epoxy Technology | ||
| H74F | Epoxy Technology | ||
| Micrometer screws | McMaster Carr | ||
| Stainless Steel sheets (416) | McMaster Carr |
References
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