Visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in Fe_{1 +Y}Te utilizzando una scansione polarizzata in Spin Tunneling microscopio

Questo protocollo è significativo perché è una visualizzazione dell'integrazione del dispositivo a ceppo uniassiale con microscopia a effetto tunnel a scansione. Comporta sia l'applicazione della deformazione che la visualizzazione della manipolazione dei domini strutturali in SDM. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente una maggiore quantità di deformazione poiché è un dispositivo meccanico.

I suoi effetti superficiali possono essere visualizzati utilizzando la microscopia a effetto tunnel. Nei superconduttori ad alta temperatura sintonizzando e manipolando deliberatamente gli stati di simmetria rotti, si può controllare e comprendere la superconduttività. Questo processo può essere applicato a qualsiasi materiale a condizione che sia un singolo cristallo ed è compatibile con SDM.

Ci sono molti test del dispositivo per determinare la risposta del set-up a diverse condizioni, tra cui quanta tensione può essere raggiunta. È un esperimento molto impegnativo in cui la pazienza e la comprensione assoluta di ciò che stai facendo sono fondamentali. La dimostrazione visiva di questo processo è fondamentale, in quanto fornisce una visione della creazione e dell'utilizzo del dispositivo descritto con SDM, che è un processo complesso.

Per iniziare, smontare il dispositivo a forma di U e posizionare in acetone. Pulire il dispositivo, le viti del micrometro, i dischi a molla Belleville e la piastra di base sonicandoli per 20 minuti. Quindi, trasferirli in isopropanolo e sonicarli per altri 20 minuti.

Una volta pulito, cuocere i componenti del dispositivo in un forno per 15-20 minuti per sbarazzarsi di eventuali residui d'acqua e degas. Quindi, usando una lama affilata, tagliare il campione di tellurio di ferro a un millimetro per due millimetri per 0,1 millimetri di dimensioni. Infine, assemblare le parti insieme.

L'apertura all'interno della u è di un millimetro e può essere sintonizzata più piccola o grande da un paio di viti micrometriche situate ai lati del dispositivo. In due piatti separati, mescolare l'epossidico d'argento e l'epossidico non conduttivo secondo le istruzioni sulle schede tecniche epossidice. Quindi, applicare un sottile strato di epossidico d'argento per creare un contatto elettrico e montare il campione attraverso lo spazio di un millimetro in modo che il suo lungo asse sia orientato lungo l'asse b del campione di tellurio di ferro.

Mettere il portacampioni e campionare in un forno a convezione e cuocerli per 15 minuti per curare nuovamente l'epossidico. Una volta raffreddato il campione, coprire i suoi due lati con epossidici non conduttivi in modo che il campione sia saldamente supportato sul dispositivo. Quindi, riposizionare di nuovo nel forno per curare l'epossidico.

Utilizzando un microscopio ottico, esaminare la posizione del campione da tutte le angolazioni per verificare l'allineamento parallelo dei lati del campione con lo spazio. Con tutto ciò che è ora preparato, inizia ad applicare la deformazione compressiva ruotando la vite del micrometro di 50 gradi osservando la superficie del campione. Non ci devono essere crepe o piegature del campione dopo l'applicazione della pressione.

Quindi, avvitare il dispositivo nella piastra di base. Una volta fissato, applicare un sottile strato di argento epossidico dalla piastra di base sul dispositivo a forma di U per creare un contatto elettrico tra il campione e la piastra. Posizionare il campione nel forno per curare l'epossidico.

Una volta raffreddato, controllare il contatto elettrico utilizzando un multimetro. Quindi, utilizzare un sottile strato di epossidico non conduttore per incollare un palo di alluminio sul campione in modo che sia perpendicolare al piano di taglio ab. I post dovrebbero avere le stesse dimensioni del campione.

Quando il palo è posizionato correttamente, cuocere il dispositivo assemblato fino a quando l'epossidico non viene polimerizzato. In primo luogo, trasferire il dispositivo al microscopio a tunneling a scansione posizionandolo nella banchina di carico del microscopio a tunneling a scansione a vuoto ultra-alto. Utilizzando un manipolatore a braccio, eliminare il palo di alluminio nel vuoto ultra-alto a temperatura ambiente per esporre una superficie appena rasata.

Trasferire immediatamente il dispositivo in situ con un altro set di manipolatori alla camera del microscopio a tunneling a scansione, entrare nella testa del microscopio, che è stata raffreddata fino a nove gradi Calvin. Lasciare raffreddare il campione a nove gradi durante la notte prima di eseguire i passaggi successivi e mantenere questa temperatura durante gli esperimenti. Una volta raggiunto l'equilibrio di temperatura, preparare le punte di iridio di platino prima di ogni esperimento per emissione di campo su una sola superficie di rame che è stata trattata con diversi cicli di sputtering e ricottura.

Utilizzando la tensione applicata ai materiali piezoelet elettrici al microscopio, spostare lo stadio del campione per allinearsi alla punta. Quindi avvicinati al campione. Una volta che la punta è a pochi angstrom lontano dal campione e la corrente di tunneling si registra sull'oscilloscopio, è pronta per prendere topografi.

Ecco un'immagine topografica a risoluzione atomica di 10 nanometri di un singolo cristallo di tellurio di ferro non teso. La struttura atomica vista corrisponde agli atomi di tellurio che vengono esposti dopo aver scivolato il campione. La trasformata 4DA della topografia mostra quattro picchi acuti agli angoli dell'immagine lungo le direzioni a e b che corrispondono ai picchi atomici di Bragg.

A differenza della prima immagine, questa immagine topografica mostra un topografo ottenuto con una punta magnetica. Si osservano strisce unidirezionali con una periodicità doppia rispetto a quella del reticolo lungo l'asse a. La trasformata 4DA di questo topografo mostra oltre ai picchi di Bragg, una nuova coppia di picchi satellitari, corrispondenti alla metà dei momenta di picco di Bragg e quindi al doppio della lunghezza d'onda dello spazio reale.

La nuova struttura corrisponde all'ordine a strisce AFM degli atomi di ferro appena sotto la superficie. Su alcune parti del campione non teso esistono confini di dominio gemello in cui la struttura cristallina con l'asse b lungo e l'ordine di stripe AFM che lo accompagna ruotano di 90 gradi. Qui è possibile osservare un topografo di 25 nanometri di un confine di dominio gemello AFM.

La trasformata 4DA di questa regione mostra due coppie di ordini AFM evidenziati da cerchi verdi e gialli. Ogni dominio magnetico contribuisce a una sola coppia di picchi nella trasformata 4DA. Per il campione teso, solo un singolo dominio può essere visto come risultato della pressione uniassiale applicata al campione.

Qui, viene mostrata una topografia su larga scala che copre una regione totale di circa 1,75 micron per 0,75 micron, che è più del doppio della superficie totale attraversata nei campioni non tesi. La trasformazione 4DA per ogni topografo mostra solo una coppia di picchi AFM che indicano un solo dominio in questo esempio teso. La cosa più importante da considerare durante il tentativo di questa procedura è il tuo obiettivo finale.

Sapere perché stai applicando un ceppo uniassiale dovrebbe guidarti sull'orientamento del campione e sulla quantità di sforzo da applicare. Seguendo questa procedura, un dispositivo di deformazione potrebbe anche essere integrato con altre tecniche come la diffrazione a raggi X, lo scattering elastico a raggi X risonante e la spettroscopia di fotoemissione risolta angolare. SDM è una tecnica potente che permette di visualizzare gli elettroni nei materiali quantistici.

E questi sono materiali molto sensibili alle perturbazioni esterne come lo sforzo, quindi la tecnica SDM integrata nella deformazione uniassiale permetterà di sintonizzare elettronicamente questi materiali e visualizzare la risposta allo sforzo con l'obiettivo finale di comprendere la superconduttività.