Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Визуализация одноосная деформация манипуляции антиферромагнетике доменов в Fe1 +YTe с помощью спин поляризованных сканирование туннельный микроскоп

Published: March 24, 2019 doi: 10.3791/59203
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2, 1
1Department of Physics, Applied Physics and Astronomy, Binghamton University, 2Institute of Physics, University of Silesia

Summary

С помощью одноосная деформация в сочетании с вращательно поляризованный сканирующий туннельный микроскопии, мы визуализировать и управлять антиферромагнетике доменной структуры Fe1 + yTe, родитель соединения на основе железа сверхпроводников.

Abstract

Стремление понять коррелированных электронных систем подтолкнуло границ экспериментальных измерений к развитию новых экспериментальных методов и методологий. Здесь мы используем роман построен дом одноосная деформация устройство интегрированы в нашей переменной температуры, сканирующий туннельный микроскоп, который позволяет нам controllably манипулировать в плоскости одноосные штамм в образцах и зондировать их электронный ответ на атомной шкале. С помощью сканирующей микроскопии (СТМ) туннелирования с методами спин поляризации, мы визуализируем антиферромагнетике (AFM) доменов и их атомной структуры в Fe1 +yTe образцов, родитель соединения на основе железа сверхпроводников, и продемонстрировать, как эти домены реагировать прикладной одноосная деформация. Мы наблюдаем двунаправленный AFM доменов в образце нефильтрованное, с среднем домена Размер ~ 50-150 Нм, для перехода в один домен однонаправленный под прикладной одноосная деформация. Представленные здесь выводы открыть новое направление использовать ценный Настройка параметра STM, а также другие спектроскопические методы, как для настройки электронных свойств как заставить симметрии в квантовых систем и материалов.

Introduction

Высокотемпературной сверхпроводимости в купратов и на основе железа сверхпроводников является интригующей государством Квантовая вопрос1,2. Серьезной проблемой в понимании сверхпроводимости является локально взаимосвязанный характер различных государств нарушенной симметрией, например электронные нематические и smectic фаз (которые нарушают вращательное и поступательное симметрии электронных состояний), с Сверхпроводимость3,4,5,6,7. Манипуляции и преднамеренное тюнинг этих государств нарушенной симметрией является ключевой задачей сторону понимание и управление сверхпроводимости.

Контролируемые штамм, одноосные и двухосных, является устоявшейся техника для настройки коллективные электронных состояний в конденсированных систем8,9,10,11,12, 13,14,,1516,,1718,19,20,21, 22. Этот чистый тюнинг, без введения расстройства через химические допинг, широко используется в различного рода экспериментов настроиться массовых электронных свойств23,24,25,26 . К примеру одноосные давление оказался иметь огромное влияние на сверхпроводимость в Sr2Руо413 и27 купратов и структурных, магнитные и нематические фазовых переходов на основе железа сверхпроводников 10 , 14 , 28 , 29 и было недавно продемонстрировано в тюнинг топологических государства SmB624. Однако использование штамма в поверхности чувствительных методов, таких как СТМ и угол решена фотоэлектронная спектроскопия (ARPES), была ограничена в situ выросли тонких пленок на несоответствующие субстратов26,30. Основная проблема с применением штамм монокристаллов в поверхности чувствительных экспериментов является необходимость прилепится напряженными образцы в сверхвысокого вакуума (СВВ). В последние несколько лет альтернативное направление стало эпоксидной тонкий образец на пьезо стеки9,10,18,31 или пластин с разными коэффициентами теплового расширения19 ,32. Тем не менее в обоих случаях масштабы прикладной штамм весьма ограничены.

Здесь мы продемонстрировать использование Роман механическое устройство одноосные штамм, который позволяет исследователям деформации образца (сжимающей нагрузки) без ограничений и одновременно визуализировать его структура поверхности с использованием STM (см. Рисунок 1). В качестве примера, мы используем монокристаллов Fe1 +yTe, где y = 0,10, родитель соединения железа халькогенида сверхпроводников (y является концентрация избыток железа). Ниже TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe переходит от высокой температуры парамагнитных государства в низкотемпературных антиферромагнетике состояние с bicollinear полосой магнитные порядка26,33 ,34 (см. рис. 3а, B). Магнитные перехода далее сопровождается структурного перехода от тетрагональная моноклинная26,35. Порядок в плоскости AFM образует detwinned домены с структуре спин, указывая вдоль оси b длинные ромбическая структуры34. Посредством визуализации AFM порядок с вращательно поляризованный STM, мы зонд двунаправленный доменной структуры в нефильтрованное Fe1 +yTe образцов и наблюдать их перехода в один большой домен под прикладной штамм (см. чертеж в Рисунок 3 C-E). Эти эксперименты показывают успешное поверхности тюнинг монокристаллов с использованием устройства одноосная деформация, представленные здесь, рассекая образца и одновременные снимки поверхности структуры с сканирующий туннельный микроскоп. Рисунок 1 показывает схематические чертежи и фотографии устройства механической деформации.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Примечание: U-образный корпус изготовлен из 416-нержавеющей стали, который является жесткой и имеет низкий коэффициент теплового расширения (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), по сравнению с ~17.3 μm/(m∙°C) для 304-нержавеющей стали.

1. механическое устройство одноосная деформация

  1. Очистить устройство U-образный, Микрометр винты (1 – 72 соответствующий 72 ротаций на дюйм), весной Диски тарельчатые и основание, sonicating их отдельно в ацетоне сначала и затем в изопропаноле, по 20 минут каждый, в ультразвуковой ванне sonicator. Это удаляет любые примеси/частицы. Этот процесс должен осуществляться в капюшоне.
  2. Запечь их в духовке на 15 – 20 минут, чтобы избавиться от остатков воды и Дега.
  3. Используя острые лезвия, отметив под оптическим микроскопом, вырезать Fe1 +YTe для образца размер, а именно: 1 x 2 x 0,1 мм.
  4. Соберите части вместе, как показано на рисунке 1 c, первый панели. Открытие внутри U 1 мм и может быть настроена в небольших или крупных парой винтов микрометра расположенных на боковых сторонах устройства.

2. применение штамма

  1. В двух отдельных блюд Смешайте безабразивный эпоксидные (H74F) согласно инструкции на листе данных эпоксидной и серебряные эпоксидных (H20E).
  2. На устройстве U-образный Нанесите тонкий слой серебра эпоксидная (H20E) для создания электрического контакта и монтировать (образец размером 1 х 2 мм x ~0.1 мм) с его длинной оси, ориентированный вдоль оси b Fe1 +yTe образца , на верхней части устройства, через зазор 1 мм, как показано на рисунке 1 c. В конвекционной печи выпекать устройство для 15 мин при температуре 120 ° C.
  3. Покрывают обе стороны образца с безабразивный эпоксидной, так что образец твердо поддерживается на устройстве. Выпекать 20 минут при 100 ° C.
    1. С помощью оптического микроскопа, изучите позицию выборки из всех углов для проверки параллельных выравнивание сторон образца с разрыв.
    2. При необходимости место образцы в разрыв и исполняются эпоксидной H20E и H74F (рис. 1 c).
  4. Под оптическим микроскопом примените сжимающие напряжения, повернув Винт микрометра соблюдая поверхности образца.
    Примечание: Здесь мы применили штамм 50°, но это может быть изменено в зависимости от количества напрягаться, чтобы применяться к образцу. Давление передается образца серии тарельчатые пружины дисков. Там должно быть без трещин или изгиба образца после того, как применяется давление.
  5. Винт устройства на основание, как показано на рисунке 1B.
    1. Нанесите тонкий слой серебра эпоксидная (H20E) от базовой пластины на U-образной устройство для создания электрического контакта между образцом и пластины. Запекать 15 мин при температуре 120 ° C. Измерения электрического контакта с помощью мультиметра.
    2. Используя тонкий слой H74F непроводящей эпоксидной, клей алюминий пост (такого же размера как образца) на образце напряженными, перпендикулярно плоскости расщепления a-b. Выпекайте собрал устройство за 20 мин до отверждения эпоксидной.

3. Передача устройства сканирующий туннельный микроскоп голову

  1. Передача окрашивание устройство с образца и пост через док загрузки переменной температура, сверхвысокого вакуума, сканирующий туннельный микроскоп, в палату анализа (см. рис. 2а).
  2. Используя манипулятор arm, сбить алюминия пост в сверхвысокого вакуума при комнатной температуре, подвергать свежезаваренным рассеченного поверхности.
  3. Немедленно перевести устройство (с напряженными образца) на месте с другим набором манипуляторов сканирования туннельный микроскоп палату и к Микроскоп головы (см. рис. 2B), которые остынет до 9 K. выполнять все эксперименты в 9 K.
  4. Разрешить образец, чтобы охладить вниз ночь перед выполнением следующих шагов.

4. проведение экспериментов STM

  1. Подготовьте Pt-Ir советы до каждого эксперимента, полевой эмиссией на поверхности Cu (111), которая была обработана с нескольких раундов распыления и отжига.
  2. Использование напряжения пьезоэлектрические материалы в Микроскоп на внешний контроллер, переместите образец этап для выравнивания с кончика, затем следуйте путем причаливать образца.
  3. После того, как кончик пера находится несколько Å прочь от образца и туннелирование текущей зарегистрирован на осциллограф, взять topographs на различные уставки предубеждения и уставки токов.
    Примечание: Сканирующий туннельный микроскоп контролируется Производитель предоставляемых контроллер и программное обеспечение. Для работы микроскопа пожалуйста, обратитесь к руководство пользователя/обучающие программы (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

STM topographs были измерены в постоянном токе с уклоном setpoint МЭВ-12, применяется к образца и уставок тока -1.5 nA собранные на кончике. PT-Ir советы были использованы в всех экспериментов. Для достижения вращательно поляризованный STM, кончик туннельный микроскоп сканирования должно быть покрыты с магнитных атомов, который может быть довольно сложной задачей. В этом случае изучения Fe1 +yTe, сам образец предоставляет простой способ достижения этой цели. На поверхности рассеченного слабо связаны избыток утюги (y в Fe1 +yTe). Сканирование кончик на низким уклоном и с высокой степенью достаточный ток, превышающий несколько nanoamperes приносит кончик в непосредственной близости от этих атомов Fe и несколько из этих атомов можно забрать на кончик36. Метод, который дает подсказку вращательно поляризованный путем резкого разделения образца наконечник до контакта (в месте концентрации избыточного железа) как измеряется текущей насыщенности. Во время процесса избыток утюги облигаций на чаевые. Успешной подготовке кончик вращательно поляризованный раскрывается магнитные контраст в топографии, чьи периодичность является дважды Постоянная решётки Топ теллура атомов. Это дополнительные модуляции антиферромагнетике заказ в примере, как отмечается ниже.

На рисунке 4A показывает 10 Нм атомно резолюции топографические изображения нанефильтрованное Fe 1 +yTe монокристаллов с немагнитных сканирующий туннельный микроскоп наконечником. Атомная структура видели соответствует Te атомы, которые подвергаются после раскалывание образца (см. рис. 3а). Преобразование Фурье (FT) топографии показывает четыре острые пики в углах изображения вдоль a - и b направления, помечены qTe и qTeb, которые соответствуют вершины атомной Брэгг. Центральный широкий пик в FT соответствует длинноволновых неоднородность, которая не актуальна для нынешнего исследования. Рисунок 4 c показывает другой топограф того же размера, как показано на рисунке 4A, полученные с магнитным наконечником. Однонаправленный полосы с периодичностью два раза что решетки вдоль оси a наблюдаются. FT топограф, показано на рисунке 4 d показывает, в дополнение к Брэгг пики, новая пара Спутниковое пиков в QAFM1, соответствующий половине импульсов пик Брэгг, и, таким образом, дважды реальное пространство волны. Новая структура соответствует порядку полосой AFM Fe атомов чуть ниже поверхности.

На этом образце нефильтрованное не трудно соблюдать границы домена Твин, где Кристаллическая структура с длинной оси b и сопровождающих порядка полосой AFM повернуть на 90°. 4E рисунок показывает 25 Нм вращательно поляризованный топограф АСМ Твин границы домена. FT изображения теперь показывает две пары AFM порядка (выделены зеленым и желтым круги). Каждый магнитный домен способствует только одна пара QAFM пики в FT. Для визуализации это ясно, мы Фурье фильтрации каждой пары AFM пики и инверсией FT обратно в реальном пространстве. Результаты показаны на рисунке 4 gH выделение двух доменов однонаправленный полосой.

Таким образом мы изучили доменной структуры и границ на поверхности на больших масштабах. Рисунок 5A, 6А рисуноки Рисунок 7а отображения крупномасштабных topographs на трех различных образцов нефильтрованное, охватывающих всего региона слегка над 0,75 мкм x 0,75 мкм. Несколько меньший масштаб в topographs также показано выделить структуру полосой. Topographs принимаются с высоким пространственным разрешением (1024 x 1024 пикселей на 0,25 мкм2) чтобы разрешить Фурье-фильтрации и обратное преобразования Фурье преобразование анализ на больших масштабах. Соответствующие структуры домена и границы отображаются в рисунке 5B, Рисунок 6 cи Рисунок 7 H. В целом, несколько чередующихся полосой, что домены наблюдаются в целом равных областях, как ожидается, эти нефильтрованное образцов. Это важно отметить, что в этом крупном поверхность равнинная целом атомарно, еще несколько различных структурных нарушений, например линии дефектов (Рисунок 5A) и атомной шаги (Рисунок 7A), могут наблюдаться. Полоса доменов не страдают от этих нарушений.

Отсюда мы переехали на образце напряженными. Рисунок 8 показывает крупномасштабных топограф, охватывающих всего региона ~1.75 мкм x 0,75 мкм, которая является более чем в два раза площадь занятых в нефильтрованное образцах показано на рисунке 5, Рисунок 6и Рисунок 7. В противоположность футов для каждого топограф показывает только одну пару вершин AFM, указав только один домен на этой напряженной образца. Это могут быть визуализированы дальнейших анализ Фурье фильтрации iFT, подтверждающие домена одной полосой по всей поверхности. Еще раз однонаправленный полосой заказ не быть затронуты различные неровности в этой напряженной образца.

Figure 1
Рисунок 1: устройство штамм. (A) схема устройства штамм. U-образный устройство имеет два микрометра винты для сжатия (1) и (2) расширение устройства разрыв области. Образец может быть ограничено внутри разрыва, как показано в рисунке групп A и C или поверх разрыв, как показано на рисунке групп A и B. Сочетание H20E и H74F эпоксидных прикладываемое к образцу и вылечить при 100 ° C. После отверждения эпоксидной на образец пост о же площадь поверхности, что и образец epoxied на поверхность образца с помощью H74F. (B) фактической установки напряжения устройства, с верхней вид, вид спереди и зум в образце. Устройство ввинчивается в держатель образца, который скользит в Микроскоп голову. С помощью Проводящие эпоксидной от устройства к пластине образца создается контакт. Передачи давления включается с помощью винта и серии тарельчатые пружины дисков. Последняя группа B показывает напряжение устройства созданы, готовы быть помещено в камеру анализа свв. (C) альтернативный метод должен иметь образец внутри разрыва напряжение устройства. В двух средних панелей Cвторой нефильтрованное образец является epoxied на устройстве для справки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: сканирование туннельный микроскоп установки. (A) сканирующий туннельный микроскоп установки. Микроскоп помещается в акустической камере, которая защищена от шума радиочастотного (RF). (B) Микроскоп голова с держателем голые образца. Кончик Pt/Ir является видимым. Стадии образца могут быть перемещены набором пьезо приводы, так что пример прямо над кончик. (C) Микроскоп голова помещается внутри два щита излучения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: Fe1 +yTe кристаллической структуры. (A) Кристаллическая структура FeTe с верхнего слоя показаны теллура атомов. Красные пунктирные линии изложить три группы клеток. (B) реального пространства схематическая иллюстрация атомной ячейки (красная сплошная линия) и магнитные структуры (черная сплошная линия) праздник. Магнитные wavevector λafm дважды атомной расстояние между атомами Te-Te. Стрелки на атомы Fe указывают направления вращения. (C) Схематическая диаграмма, иллюстрирующая AFM Твин домены, которые формируют когда охлаждения, через структурный переход от тетрагональной в моноклинной в ~ 60 до 70 K, с равной населения двух доменов. (D) ответ detwinning процесс, когда достаточное количество штамм применяется вдоль оси b (черные стрелки) с одного расширения (красный) и другим доменом уменьшилась (синий). (E) A полный detwinned домен, который оставляет только один отдельный домен. (HF–) FT реального пространства в панелей C–E. QAFM1 вершины соответствуют красный реального пространства доменов, и вершины QAFM2 соответствуют синий доменов. Решетки, которые Брэгг пики обозначаются как черные точки на углах изображения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: Однонаправленный модуляции от нефильтрованное Fe1 +yTe. (A) 10 Нм x 10 Нм топограф атомная решетка структуры Fe1 +yTe с не магнитные контраст. (B) FT группы A, показаны Брэгг пиков на углах изображения (черные круги). (C) 10 Нм x 10 Нм топограф магнитные структуры Fe1 +yTe, измеряется с помощью спин поляризованных кончика. Однонаправленный полосками поперек оси a соответствуют пиков, появляясь на QAFM1 = qTe/2 в метрах, как показано на панели D. (E) 25 Нм x 25 Нм топографические изображения через границу домена Твин. Футов (F) группы E, показаны два набора вершин AFM1 Q и QAFM2. (G) обратное преобразование Фурье (iFT) QAFM1 вершин из группы F. Красный цвет соответствует высокой интенсивности QAFM1 вершины. (H) iFT QAFM2 вершин из группы F. Граница домена явно отличается от изображения показаны в панели G и H. Обратное Фурье фильтрации метод был использован в последующие цифры для идентификации различных доменов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: Imaging Твин доменов в нефильтрованное Fe1 +yTe. (A) 0,75 мкм x 0,25 мкм топографические изображения показаны границы Твин. Данные, полученные в три прилегающих топографические изображения, каждый 0,25 мкм x 0,25 мкм. (B) использование iFT, отчетливо заметны границы домена. (EC–) Зум ins отмеченные (X) и желтый цвет пунктирную рамку изображения отображаются с выделенной, пунктирная, цветные коробки вокруг границ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: Imaging несколько доменов от нефильтрованное Fe1 +yTe. (A) 0.10 мкм x 0,10 мкм топографические изображения нефильтрованное Fe1 +yTe. (B) FT группы A, который показывает пики в обоих направлениях, а именно AFM1 Q и QAFM2. (C) iFT изображение группы A, указав различные домены. (D и E) зум модули из выделенной желтый и оранжевый точками коробки в группе А. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7: Imaging Твин домены от нефильтрованное Fe1 +yTe. (A) топографические изображения, охватывающих площадь 0,75 мкм x 0.5 мкм. (DB–) линии сокращений топограф, принятых через черный, фиолетовый и зеленые стрелки в панели В. (GE–) Масштаб в областей, выделенных в зеленый, коричневый и желтый (X) знаки в группе A. (H) iFT группы A, показаны Твин доменов. Белый пунктирные линии являются шаг края/границы. Домены не подвержены влиянию этих структурных особенностей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8: Imaging detwinned домены в напряженных Fe1 +yTe. (A) A большой 1.750 мкм x 0,50 мкм топографии на натянутых Fe1 +yTe образца. (B и C) FT двух крупнейших (0,50 мкм x 0,50 мкм) один topographs приобретения на одну пару AFM пики в одном направлении. (D) Фурье-фильтрации и iFT процесс применяется к изображениям в группе A, который показывает только один домен, как ожидалось. Пунктирная линия на панели D представляет собой шаг, который не влияет на однонаправленный домена. (E) A увеличить в выделенной региона в желтом (X) показаны однонаправленный полосы. (F) A увеличить в группы E, также четко показаны однонаправленный полосы detwinned образца. (G) FT группы Е. Вершины AFM появляются только в одном направлении, который соглашается с структуре реального пространства в группе Е. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Все операции, необходимые для перемещения образцы в и внутри STM осуществляется с помощью наборов руку манипуляторов. STM поддерживается при низких температурах жидкого азота и жидкого гелия, и образец охлаждает вниз для по крайней мере 12 h до подходили. Это позволяет температуры образца и микроскоп для достижения теплового равновесия. Для изоляции электрических и акустических шумов, STM помещается в акустической и обслуживание радио частоты экранированный. Микроскоп головы далее отстранен от пружины для оптимизированных инструментальных стабильности. На стадии образца могут быть переведены на несколько миллиметров, которые обеспечивают доступ к разным частям образцы 1 мм напряженными.

Так как одноосные давление настройки параметра в эксперименте, описанные здесь, важно, что тепловой стресс, образующиеся при охлаждении не передается непосредственно образца. Для этого мы используем ряд тарельчатые пружины дисков. Использование рабочей нагрузки весной Диски тарельчатые 67 N, и отклонение рабочей нагрузке 50 мкм, мы вычислить весной константы для каждого диска как k = 1.3 x 106 Н/м, что дает общее весной константа k = 1.625 x 105 f N/m или 4 пары пружин в серии. Это обеспечивает тепловой стресс на образце путем охлаждения от комнатной температуры до 4 K, чтобы быть менее 0,05% для прикладной штамм 1% и поэтому незначительным. В эксперименте, мы повернуть винт микрометра 50°, что соответствует Δx = 50 мкм. Усилие на образце через источники могут быть рассчитаны быть F = kΔx = 8 н. Давление, поэтому p = F/A = 8 N / (0.1 x 10-6 m2) = 0,08 ГПД. Для Юнга 70 ГПД для FeTe37, одноосные приложенного давления соответствует 0,1% деформации.

Серьезной проблемой в интеграции устройств штамм с STM является применение деформации без ломки или представляя трещин в образце. Теста экспериментов на несколько образцов Bi-2212, Sr3Ru2O7, и Fe1 +yTe показали, что, в зависимости от толщины образца, образцы выдерживать штаммов до ~0.8%-1.0%, что соответствует ~ 1 ГПД прикладной давление. Нет признаков трещин на поверхности образца наблюдаются ниже этого значения, как визуально увидеть в оптический микроскоп. Недавние работы после тех же принципов успешно продемонстрировала применение напряжения ±1% Sr2Руо4 9.

Успех этой техники заключается в тщательного выполнения правильное выравнивание образца через зазор 1 мм и применения нагрузки на образец без ломки или согнув ее. Еще одним важным соображением является процесс расщепления, который позволяет воздействия на чистую плоскую поверхность. Это случайный процесс и лучше всего подходит для материалов, которые легко расколоть. Последнего рассмотрения с острым кончиком, что дает атомной резолюции и могут забрать некоторые атомы избыток железа для достижении магнитный контраст.

В заключение эксперименты и анализ описанных здесь успешно демонстрируют включение устройства нашего штамма с STM, обеспечивая новые настройки параметр, который может иметь неоценимое значение в исследовании конкурирующих заказов в коррелированных электронных систем. Преимуществом текущего устройства является широкий спектр положительных и отрицательных штамм, который может быть применен к образцу. Эта демонстрация может повлиять на другие спектроскопические эксперименты как ARPES.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

П.а. признает поддержку от Фонда национальной науки США (NSF) карьеру под награду нет DMR-1654482. Материал синтез был осуществлен при поддержке польского национального научного центра гранта No 2011/01/B/ST3/00425.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Paglione, J., Greene, R. L. High-temperature superconductivity in iron-based materials. Nature Physics. 6 (9), 645 (2010).
  2. Keimer, B., Kivelson, S. A., Norman, M. R., Uchida, S., Zaanen, J. From quantum matter to high-temperature superconductivity in copper oxides. Nature. 518, 179-186 (2015).
  3. Anderson, P. W. Physics: The opening to complexity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (15), 6653-6654 (1995).
  4. Dagotto, E. Complexity in strongly correlated electronic systems. Science. 309, 257-262 (2005).
  5. Davis, J. S., Lee, D. -H. Concepts relating magnetic interactions, intertwined electronic orders, and strongly correlated superconductivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (44), 17623-17630 (2013).
  6. Fernandes, R., Chubukov, A., Schmalian, J. What drives nematic order in iron-based superconductors. Nature Physics. 10 (2), 97 (2014).
  7. Fradkin, E., Kivelson, S. A., Tranquada, J. M. Colloquium: Theory of intertwined orders in high temperature superconductors. Reviews of Modern Physics. 87 (2), 457 (2015).
  8. Stillwell, E., Skove, M., Davis, J. Two “Whisker” Straining Devices Suitable for Low Temperatures. Review of Scientific Instruments. 39 (2), 155-157 (1968).
  9. Shayegan, M., et al. Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator. Applied Physics Letters. 83 (25), 5235-5237 (2003).
  10. Chu, J. -H., Kuo, H. -H., Analytis, J. G., Fisher, I. R. Divergent nematic susceptibility in an iron arsenide superconductor. Science. 337 (6095), 710-712 (2012).
  11. Song, Y., et al. Uniaxial pressure effect on structural and magnetic phase transitions in NaFeAs and its comparison with as-grown and annealed BaFe2As2. Physical Review B. 87 (18), 184511 (2013).
  12. Allan, M. P., et al. Anisotropic impurity states, quasiparticle scattering and nematic transport in underdoped Ca(Fe1−xCox)2As2. Nature Physics. 9 (4), 220-224 (2013).
  13. Hicks, C. W., et al. Strong increase of Tc of Sr2RuO4 under both tensile and compressive strain. Science. 344 (6181), 283-285 (2014).
  14. Hicks, C. W., Barber, M. E., Edkins, S. D., Brodsky, D. O., Mackenzie, A. P. Piezoelectric-based apparatus for strain tuning. Review of Scientific Instruments. 85 (6), 065003 (2014).
  15. Gannon, L., et al. A device for the application of uniaxial strain to single crystal samples for use in synchrotron radiation experiments. Review of Scientific Instruments. 86 (10), 103904 (2015).
  16. Kretzschmar, F., et al. Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1−xCox)2As 2. Nature Physics. 12 (6), 560 (2016).
  17. Steppke, A., et al. Strong peak in T c of Sr2RuO4 under uniaxial pressure. Science. 355 (6321), 133 (2017).
  18. Yim, C. M., et al. Discovery of a strain-stabilised smectic electronic order in LiFeAs. Nature Communications. 9 (1), 2602 (2018).
  19. Gao, S., et al. Atomic-scale strain manipulation of a charge density wave. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (27), 6986-6990 (2018).
  20. Jiang, J., et al. Distinct in-plane resistivity anisotropy in a detwinned FeTe single crystal: Evidence for a Hund's metal. Physical Review B. 88 (11), 115130 (2013).
  21. Zhang, Y., et al. Symmetry breaking via orbital-dependent reconstruction of electronic structure in detwinned NaFeAs. Physical Review B. 85 (8), 085121 (2012).
  22. Watson, M. D., Haghighirad, A. A., Rhodes, L. C., Hoesch, M., Kim, T. K. Electronic anisotropies revealed by detwinned angle-resolved photo-emission spectroscopy measurements of FeSe. New Journal of Physics. 19 (10), 103021 (2017).
  23. Iida, K., et al. Strong T c dependence for strained epitaxial Ba(Fe1-xCox)2As2 thin films. Applied Physics Letters. 95 (19), 192501 (2009).
  24. Stern, A., Dzero, M., Galitski, V., Fisk, Z., Xia, J. Surface-dominated conduction up to 240 K in the Kondo insulator SmB 6 under strain. Nature Materials. 16 (7), 708-711 (2017).
  25. Iida, K., et al. Hall-plot of the phase diagram for Ba(Fe1−xCox)2As2. Scientific Reports. 6, 28390 (2016).
  26. Hänke, T., et al. Reorientation of the diagonal double-stripe spin structure at Fe1+yTe bulk and thin-film surfaces. Nature Communications. 8, 13939 (2017).
  27. Takeshita, N., Sasagawa, T., Sugioka, T., Tokura, Y., Takagi, H. J. Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4: Strain control of stripe criticality. Journal of the Physical Society of Japan. 73 (5), 1123-1126 (2004).
  28. Kuo, H. -H., Shapiro, M. C., Riggs, S. C., Fisher, I. R. Measurement of the elastoresistivity coefficients of the underdoped iron arsenide Ba(Fe0.975Co0.025)2As2. Physical Review B. 88 (8), 085113 (2013).
  29. He, M., et al. Dichotomy between in-plane magnetic susceptibility and resistivity anisotropies in extremely strained BaFe2As2. Nature Communications. 8 (1), 504 (2017).
  30. Engelmann, J., et al. Strain induced superconductivity in the parent compound BaFe2As2. Nature Communications. 4 (2877), 2877 (2013).
  31. Berger, A. D. N., et al. Temperature Driven Topological Switch in 1T’-MoTe2 and Strain Induced Nematicity in NaFeAs. , Columbia University. Doctoral dissertation (2018).
  32. Böhmer, A., et al. Effect of biaxial strain on the phase transitions of Ca(Fe1−xCox)2As2. Physical Review Letters. 118 (10), 107002 (2017).
  33. Bao, W., et al. Tunable (δ π, δ π)-type antiferromagnetic order in α-Fe(Te,Se) superconductors. Physical Review Letters. 102 (24), 247001 (2009).
  34. Koz, C., Rößler, S., Tsirlin, A. A., Wirth, S., Schwarz, U. Low-temperature phase diagram of Fe1+yTe studied using x-ray diffraction. Physical Review B. 88 (9), 094509 (2013).
  35. Enayat, M., et al. Real-space imaging of the atomic-scale magnetic structure of Fe1+yTe. Science. 345 (6197), 653-656 (2014).
  36. Singh, U. R., Aluru, R., Liu, Y., Lin, C., Wahl, P. Preparation of magnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy on Fe1+yTe. Physical Review B. 91 (16), 161111 (2015).
  37. Chandra, S., Islam, A. K. M. A. Elastic and electronic properties of PbO-type FeSe1-xTex (x= 0-1.0): A first-principles study. ArXiv preprint. , arXiv:1008.1448 (2010).

Tags

Машиностроение выпуск 145 одноосные штамм сканирующая микроскопия туннелирования вращательно поляризованный STM на основе железа сверхпроводников антиферромагнетике доменов нетрадиционные сверхпроводимости
Визуализация одноосная деформация манипуляции антиферромагнетике доменов в Fe<sub>1 +</sub><em><sub>Y</sub></em>Te с помощью спин поляризованных сканирование туннельный микроскоп
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kavai, M., Giannakis, I., Leshen,… More

Kavai, M., Giannakis, I., Leshen, J., Friedman, J., Zajdel, P., Aynajian, P. Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope. J. Vis. Exp. (145), e59203, doi:10.3791/59203 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter