Name: Visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in Fe1 +YTe utilizzando una scansione polarizzata in Spin Tunneling microscopio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 6 s
Description: Scopri la visualizzazione dei domini antiferromagnetici in Fe1+yTe mediante microscopia a scansione tunneling polarizzata in spin con applicazione di sforzo monoassiale. Questo metodo avanzato permette di manipolare e controllare gli stati di superconduttività nei materiali cristallini.

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P.A. riconosce il sostegno dal US National Science Foundation (NSF) carriera nell'ambito premio No. DMR-1654482. Sintesi del materiale è stato effettuato con il supporto della sovvenzione n 2011/01/B/ST3/00425 polacco National Science Centre.

Nota: Il corpo a forma di U è fatto di acciaio inossidabile 416-grado, che è rigida e ha un basso coefficiente di espansione termica (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), rispetto ai ~17.3 μm/(m∙°C) per acciaio inox 304.
1. meccanica trazione monoassiale
<ol><li>Pulire il dispositivo a forma di U, le viti micrometriche (1 – 72 corrispondente a 72 giri per pollice), i dischi di primavera di Belleville e la piastra di base di sonicating separatamente in acetone prima e poi in isopropanolo, per 20 minuti ciascuno, in un sonicatore bagno ad ultrasuoni. Questa operazione rimuove qualsiasi impurità/particelle. Questo processo deve essere effettuato nella cappa.</li>
	<li>Cuocere in forno per 15-20 min per sbarazzarsi di eventuali residui d'acqua e di degas.</li>
	<li>Utilizzando una lama di rasoio affilata, mentre osserva sotto un microscopio ottico, taglia il campione Fe1 +YTe a misura, vale a dire 1 x 2 x 0,1 mm.</li>
	<li>Assemblare le parti come illustrato nella Figura 1, il primo pannello. L'apertura all'interno la U è 1 mm e può essere sintonizzato più piccolo o grande da una coppia di viti micrometriche situate sui lati del dispositivo.</li>
</ol>2. applicazione del ceppo
<ol><li>In due piatti separati, miscela epossidica argento (H20E) e resina epossidica non conduttivo (H74F) secondo le istruzioni riportate sulla scheda di dati di resina epossidica.</li>
	<li>Sul dispositivo a forma di U, applicare un sottile strato di resina epossidica argento (H20E) per creare il contatto elettrico e inserire il campione (di una grandezza di 1 x 2 mm x ~0.1 mm) con l'asse lungo orientato lungo l'asse b del campione Fe1 +yTe , sopra il dispositivo, attraverso il gap di 1 mm, come mostrato in Figura 1. In un forno a convezione, cuocere il dispositivo per 15 min a 120 ° C.</li>
	<li>Coprire i due lati del campione con la resina epossidica non conduttivo in modo che il campione è solidamente appoggiato sul dispositivo. Cuocere in forno per 20 min a 100 ° C.<ol>
<li>Utilizzando un microscopio ottico, esaminare la posizione del campione da tutte le angolazioni per controllare un allineamento parallelo dei lati del campione con il divario.</li>
		<li>Facoltativamente, posto campioni entro il divario e applicato dai H20E e H74F a resina epossidica (Figura 1).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sotto un microscopio ottico, è necessario applicare alla compressione deformazione ruotando la vite micrometrica osservando la superficie del campione. Nota: Qui abbiamo applicato un ceppo di 50°, ma questo può essere modificato a seconda della quantità di sforzo da applicare al campione. La pressione è trasmesso al campione da una serie di dischi molla Belleville. Ci dovrebbe essere nessun crepe o piegatura del campione dopo la pressione viene applicata.</li>
	<li>Avvitare il dispositivo sulla piastra di base, come mostrato in Figura 1B.<ol>
<li>Applicare un sottile strato di resina epossidica argento (H20E) dalla piastra di base sul dispositivo a forma di U per creare il contatto elettrico tra il campione e la piastra. Cuocere in forno per 15 min a 120 ° C. Misurare il contatto elettrico utilizzando un multimetro.</li>
		<li>Utilizzando un sottile strato di resina epossidica estraendola H74F, colla un post di alluminio (le stesse dimensioni del campione) sul campione filtrato, perpendicolare al piano che fende a-b. Cuocere il dispositivo assemblato per 20 minuti fino a quando la resina epossidica è guarita.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. trasferimento del dispositivo per la scansione tunneling testa del microscopio
<ol><li>Trasferire il dispositivo colorazione con il campione e il post attraverso il bacino di caricamento del vuoto variabile-temperatura, ultraelevato scansione microscopio, alla camera di analisi (Vedi Figura 2A).</li>
	<li>Utilizzando un manipolatore di braccio, staccare il post di alluminio nel vuoto ultraelevato a temperatura ambiente, per esporre una superficie appena spaccata.</li>
	<li>Trasferire immediatamente il dispositivo (con il campione sforzato) in situ con un altro set di manipolatori alla scansione Camera microscopio tunneling e alla testa del microscopio (Vedi Figura 2B), che è stata raffreddata fino a K. 9 eseguire tutti gli esperimenti a K. 9</li>
	<li>Lasciare il campione per rinfrescarsi durante la notte prima di eseguire i passaggi successivi.</li>
</ol>4. svolgimento degli esperimenti STM
<ol><li>Preparare le punte di Pt-Ir prima di ogni esperimento di emissione di campo su una superficie di Cu (111) che è stata trattata con diversi cicli di sputtering e ricottura.</li>
	<li>Usando la tensione applicata ai materiali piezoelettrici al microscopio di un controller esterno, spostare il palco campione per allinearsi con la punta, seguire poi avvicinandosi il campione.</li>
	<li>Una volta che la punta è pochi Å lontano dall'esempio e il tunneling corrente è registrato sull'oscilloscopio, topografi di prendere al setpoint diversi pregiudizi e correnti di setpoint. Nota: Il microscopio a effetto tunnel è controllato da software e il controller fornito dal produttore. Per il funzionamento del microscopio, consultare il manuale utente/tutorial (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/).</li>
</ol>

<ol><li>Paglione, J., Greene, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-temperature+superconductivity+in+iron-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">High-temperature superconductivity in iron-based materials.</a> Nature Physics. 6 (9), 645(2010).</li>
<li>Keimer, B., Kivelson, S. A., Norman, M. R., Uchida, S., Zaanen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+quantum+matter+to+high-temperature+superconductivity+in+copper+oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">From quantum matter to high-temperature superconductivity in copper oxides.</a> Nature. 518, 179-186 (2015).</li>
<li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics%3A+The+opening+to+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Physics: The opening to complexity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (15), 6653-6654 (1995).</li>
<li>Dagotto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complexity+in+strongly+correlated+electronic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Complexity in strongly correlated electronic systems.</a> Science. 309, 257-262 (2005).</li>
<li>Davis, J. S., Lee, D. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concepts+relating+magnetic+interactions%2C+intertwined+electronic+orders%2C+and+strongly+correlated+superconductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Concepts relating magnetic interactions, intertwined electronic orders, and strongly correlated superconductivity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (44), 17623-17630 (2013).</li>
<li>Fernandes, R., Chubukov, A., Schmalian, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+drives+nematic+order+in+iron-based+superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">What drives nematic order in iron-based superconductors.</a> Nature Physics. 10 (2), 97(2014).</li>
<li>Fradkin, E., Kivelson, S. A., Tranquada, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloquium%3A+Theory+of+intertwined+orders+in+high+temperature+superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Colloquium: Theory of intertwined orders in high temperature superconductors.</a> Reviews of Modern Physics. 87 (2), 457(2015).</li>
<li>Stillwell, E., Skove, M., Davis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+%E2%80%9CWhisker%E2%80%9D+Straining+Devices+Suitable+for+Low+Temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Two “Whisker” Straining Devices Suitable for Low Temperatures.</a> Review of Scientific Instruments. 39 (2), 155-157 (1968).</li>
<li>Shayegan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature%2C+in+situ+tunable%2C+uniaxial+stress+measurements+in+semiconductors+using+a+piezoelectric+actuator%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator.</a> Applied Physics Letters. 83 (25), 5235-5237 (2003).</li>
<li>Chu, J. -H., Kuo, H. -H., Analytis, J. G., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Divergent+nematic+susceptibility+in+an+iron+arsenide+superconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Divergent nematic susceptibility in an iron arsenide superconductor.</a> Science. 337 (6095), 710-712 (2012).</li>
<li>Song, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniaxial+pressure+effect+on+structural+and+magnetic+phase+transitions+in+NaFeAs+and+its+comparison+with+as-grown+and+annealed+BaFe2As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Uniaxial pressure effect on structural and magnetic phase transitions in NaFeAs and its comparison with as-grown and annealed BaFe2As2.</a> Physical Review B. 87 (18), 184511(2013).</li>
<li>Allan, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+impurity+states%2C+quasiparticle+scattering+and+nematic+transport+in+underdoped+Ca%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Anisotropic impurity states, quasiparticle scattering and nematic transport in underdoped Ca(Fe1−xCox)2As2.</a> Nature Physics. 9 (4), 220-224 (2013).</li>
<li>Hicks, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+increase+of+Tc+of+Sr2RuO4+under+both+tensile+and+compressive+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Strong increase of Tc of Sr2RuO4 under both tensile and compressive strain.</a> Science. 344 (6181), 283-285 (2014).</li>
<li>Hicks, C. W., Barber, M. E., Edkins, S. D., Brodsky, D. O., Mackenzie, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric-based+apparatus+for+strain+tuning%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric-based apparatus for strain tuning.</a> Review of Scientific Instruments. 85 (6), 065003(2014).</li>
<li>Gannon, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+device+for+the+application+of+uniaxial+strain+to+single+crystal+samples+for+use+in+synchrotron+radiation+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A device for the application of uniaxial strain to single crystal samples for use in synchrotron radiation experiments.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (10), 103904(2015).</li>
<li>Kretzschmar, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+spin+fluctuations+and+the+origin+of+nematic+order+in+Ba%28Fe1%E2%88%92xCox%292As+2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1−xCox)2As 2.</a> Nature Physics. 12 (6), 560(2016).</li>
<li>Steppke, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+peak+in+T+c+of+Sr2RuO4+under+uniaxial+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Strong peak in T c of Sr2RuO4 under uniaxial pressure.</a> Science. 355 (6321), 133(2017).</li>
<li>Yim, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discovery+of+a+strain-stabilised+smectic+electronic+order+in+LiFeAs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Discovery of a strain-stabilised smectic electronic order in LiFeAs.</a> Nature Communications. 9 (1), 2602(2018).</li>
<li>Gao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic-scale+strain+manipulation+of+a+charge+density+wave%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Atomic-scale strain manipulation of a charge density wave.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (27), 6986-6990 (2018).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+in-plane+resistivity+anisotropy+in+a+detwinned+FeTe+single+crystal%3A+Evidence+for+a+Hund%27s+metal%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Distinct in-plane resistivity anisotropy in a detwinned FeTe single crystal: Evidence for a Hund's metal.</a> Physical Review B. 88 (11), 115130(2013).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetry+breaking+via+orbital-dependent+reconstruction+of+electronic+structure+in+detwinned+NaFeAs%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Symmetry breaking via orbital-dependent reconstruction of electronic structure in detwinned NaFeAs.</a> Physical Review B. 85 (8), 085121(2012).</li>
<li>Watson, M. D., Haghighirad, A. A., Rhodes, L. C., Hoesch, M., Kim, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+anisotropies+revealed+by+detwinned+angle-resolved+photo-emission+spectroscopy+measurements+of+FeSe%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Electronic anisotropies revealed by detwinned angle-resolved photo-emission spectroscopy measurements of FeSe.</a> New Journal of Physics. 19 (10), 103021(2017).</li>
<li>Iida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+T+c+dependence+for+strained+epitaxial+Ba%28Fe1-xCox%292As2+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Strong T c dependence for strained epitaxial Ba(Fe1-xCox)2As2 thin films.</a> Applied Physics Letters. 95 (19), 192501(2009).</li>
<li>Stern, A., Dzero, M., Galitski, V., Fisk, Z., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-dominated+conduction+up+to+240+K+in+the+Kondo+insulator+SmB+6+under+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Surface-dominated conduction up to 240 K in the Kondo insulator SmB 6 under strain.</a> Nature Materials. 16 (7), 708-711 (2017).</li>
<li>Iida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hall-plot+of+the+phase+diagram+for+Ba%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Hall-plot of the phase diagram for Ba(Fe1−xCox)2As2.</a> Scientific Reports. 6, 28390(2016).</li>
<li>Hänke, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reorientation+of+the+diagonal+double-stripe+spin+structure+at+Fe1%2ByTe+bulk+and+thin-film+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Reorientation of the diagonal double-stripe spin structure at Fe1+yTe bulk and thin-film surfaces.</a> Nature Communications. 8, 13939(2017).</li>
<li>Takeshita, N., Sasagawa, T., Sugioka, T., Tokura, Y., Takagi, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gigantic+anisotropic+uniaxial+pressure+effect+on+superconductivity+within+the+CuO2+plane+of+La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4%3A+Strain+control+of+stripe+criticality%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Physical+Society+of+Japan%22%5BJournal%5D)">Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4: Strain control of stripe criticality.</a> Journal of the Physical Society of Japan. 73 (5), 1123-1126 (2004).</li>
<li>Kuo, H. -H., Shapiro, M. C., Riggs, S. C., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+elastoresistivity+coefficients+of+the+underdoped+iron+arsenide+Ba%28Fe0.975Co0.025%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Measurement of the elastoresistivity coefficients of the underdoped iron arsenide Ba(Fe0.975Co0.025)2As2.</a> Physical Review B. 88 (8), 085113(2013).</li>
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<li>Böhmer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+biaxial+strain+on+the+phase+transitions+of+Ca%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Effect of biaxial strain on the phase transitions of Ca(Fe1−xCox)2As2.</a> Physical Review Letters. 118 (10), 107002(2017).</li>
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<li>Koz, C., Rößler, S., Tsirlin, A. A., Wirth, S., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature+phase+diagram+of+Fe1%2ByTe+studied+using+x-ray+diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Low-temperature phase diagram of Fe1+yTe studied using x-ray diffraction.</a> Physical Review B. 88 (9), 094509(2013).</li>
<li>Enayat, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-space+imaging+of+the+atomic-scale+magnetic+structure+of+Fe1%2ByTe%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Real-space imaging of the atomic-scale magnetic structure of Fe1+yTe.</a> Science. 345 (6197), 653-656 (2014).</li>
<li>Singh, U. R., Aluru, R., Liu, Y., Lin, C., Wahl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+magnetic+tips+for+spin-polarized+scanning+tunneling+microscopy+on+Fe1%2ByTe%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Preparation of magnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy on Fe1+yTe.</a> Physical Review B. 91 (16), 161111(2015).</li>
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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Tutte le operazioni necessarie per spostare i campioni all'interno e all'interno del STM sono effettuate utilizzando set di manipolatori a braccio. La STM è mantenuta a temperature basse di azoto liquido ed elio liquido, e il campione si raffredda per almeno 12 ore prima di essere stato avvicinato. In tal caso la temperatura del campione e microscopio raggiungere l'equilibrio termico. Per isolare il rumore elettrico e acustico, il STM è posto in un'acustica e radiofrequenza schermato camera. La testa del microscopio è ul...

Superconduttività ad alta temperatura in cuprati e superconduttori a base di ferro è un stato intrigante di quantum materia1,2. Una sfida importante nella superconduttività di comprensione è la natura localmente intrecciata di vari Stati di rotture di simmetria, come elettronici nematici e smettiche fasi (che si rompono simmetrie rotazionali e traslazionali degli stati elettronici), con superconduttività3,4,5,6,7. Manipolazione e deliberata messa a punto di questi stati di rotture di simmetria è un obiettivo chiave verso la comprensione e il controllo di superconduttività.
Deformazione controllata, sia monoasse e biasse, è una tecnica affermata per l'ottimizzazione degli stati elettronici collettivi in materia condensata sistemi8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Questo tuning pulito, senza l'introduzione di disturbo tramite drogaggio chimico, è comunemente usato in vari tipi di esperimenti per ottimizzare la massa proprietà elettroniche23,24,25,26 . Ad esempio, pressione uniassiale ha dimostrato di avere un effetto immenso sulla superconduttività Sr2RuO413 e cuprati27 e strutturale, magnetico e transizioni di fase nematica dei superconduttori a base di ferro 10 , 14 , 28 , 29 e recentemente è stata dimostrata in sintonia gli stati topologici di SmB624. Tuttavia, l'uso del ceppo nelle tecniche di superficie sensibile, ad esempio STM e spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo (ARPES), è stato limitato a in situ-cresciuta film sottili su substrati non corrispondenti26,30. La grande sfida con l'applicazione di ceppo a cristalli singoli negli esperimenti di superficie sensibile è la necessità di fendere i campioni tesi nel vuoto ultraelevato (UHV). Negli ultimi anni, una direzione alternativa è stato quello di un campione sottile su piezo pile9,10,18,31 o sulle piastre con diversi coefficienti di dilatazione termica19 a resina epossidica ,32. Ancora in entrambi i casi, la grandezza dello sforzo applicato è piuttosto limitata.
Qui dimostriamo che l'uso di un nuovo dispositivo monoassiale-deformazione meccanico che permette ai ricercatori di colare un campione (deformazione compressiva) senza vincoli e visualizzare simultaneamente la sua struttura superficiale utilizzando STM (Vedi Figura 1). Ad esempio, usiamo monocristalli di Fe1 +yTe, dove y = 0,10, il residuo del genitore di superconduttori di chalcogenide il ferro (y è la concentrazione di ferro in eccesso). Sotto TN = ~ 60K, Fe1 +yTe le transizioni da uno stato paramagnetico ad alta temperatura in uno stato di antiferromagnetico a bassa temperatura con un bicollinear della banda magnetica ordine26,33 ,34 (Vedi Figura 3A, B). La transizione magnetica è inoltre accompagnata da una transizione strutturale da tetragonale a monoclina26,35. L'ordine AFM in piano forma detwinned domini con la struttura di spin che punta lungo lungo la struttura ortorombica34b-direzione. Visualizzando l'ordine AFM con STM polarizzata in spin, abbiamo la struttura di dominio bidirezionale inunstrained Fe 1 +yTe campioni della sonda e osservare la loro transizione verso un singolo dominio di grandi dimensioni sotto sforzo applicato (vedere lo schema elettrico in Figura 3C-E). Questi esperimenti mostrano il successo superficiale tuning dei monocristalli utilizzando il dispositivo di deformazione uniassiale presentato qui, la scissione del campione e la formazione immagine simultanea della sua struttura superficiale con il microscopio a effetto tunnel. La figura 1 Mostra le illustrazioni schematiche e immagini del dispositivo sollecitazioni meccaniche.

<table><tbody><tr><td>Dischi a molla Belleville</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fe(1.1)Te</td><td></td><td></td><td>Single Crystal</td></tr><tr><td>H20E</td><td>Tecnologia</td><td></td><td></td>epossidica</tr><tr><td>H74F</td><td>Tecnologia</td><td></td><td></td>epossidica</tr><tr><td>Viti micrometriche</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lamiere in acciaio inox (416)</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in fe1 +yte utilizzando una scansione polarizzata in spin tunneling microscopio

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

La ricerca per comprendere i sistemi elettronici correlati ha spinto le frontiere della misure sperimentali verso lo sviluppo di nuove tecniche sperimentali e metodologie. Qui usiamo un romanzo autocostruite monoassiale-ceppo dispositivo integrato nella nostra temperatura variabile microscopio che ci permette controllably manipolare in piano deformazione uniassiale in campioni e loro risposta elettronica su scala atomica della sonda di scansione. Utilizzando la microscopia a scansione (STM) con tecniche di polarizzazione di spin, visualizziamo antiferromagnetico (AFM) domini e loro struttura atomica in Fe1 +yTe campioni, il residuo del genitore di superconduttori a base di ferro, e dimostrare come questi domini rispondono a sforzo monoassiale applicato. Osserviamo il bidirezionale domini AFM nel campione unstrained, con una dimensione media dominio di ~ 50-150 nm, per la transizione in un unico dominio unidirezionale sotto sforzo monoassiale applicato. I risultati presentati qui aprire una nuova direzione per utilizzare un parametro prezioso in STM, come pure altre tecniche spettroscopiche, sia per l'ottimizzazione delle proprietà elettroniche per quanto riguarda l'induzione della rottura di simmetria in materiale sistemi quantistici.

Topografi STM sono stati misurati in modalità di corrente costante con un bias di setpoint-12 MeV applicato al campione e un valore nominale corrente di -1.5 nA raccolti sulla punta. Consigli di Pt-Ir sono stati utilizzati in tutti gli esperimenti. Per raggiungere STM polarizzata in spin, il tunneling punta microscopio a scansione deve essere rivestita con atomi magnetici, che può essere molto impegnativo. In questo caso di studio Fe1 +yTe, il campione stess...

Uso sforzo monoassiale combinato con microscopio a effetto tunnel polarizzata in spin scansione, abbiamo visualizzare e manipolare la struttura di dominio antiferromagnetico del Fe1 + yTe, il residuo del genitore di superconduttori a base di ferro.

Visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in Fe1 +YTe utilizzando una scansione polarizzata in Spin Tunneling microscopio

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental ...

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.

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

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