一軸歪 Fe_{1 +Y}スピン偏極走査トンネル顕微鏡を使用して Te の反強磁性ドメイン操作を可視化

スピン偏極走査型トンネル顕微鏡と組み合わせて一軸性ひずみを使用して、我々 は視覚化し、Fe の反強磁性ドメイン構造を操作_{1 + y}テ、鉄系超伝導体の親化合物。

このプロトコルは、単軸歪みデバイスと走査トンネリング顕微鏡の統合の視覚化であるため、重要である。これは、ひずみを適用し、SDMの構造ドメインの操作を視覚化するの両方を含みます。この技術の主な利点は、機械的なデバイスなので、緊張の量を増加させることができます。

それは走査トンネル顕微鏡を使用して表面効果を視覚化することができる。高温超伝導体では、破れた対称状態を意図的に調整し、操作することで、超伝導を制御し、理解することができます。このプロセスは、単一の結晶であり、SDM互換である場合、任意の材料に適用することができます。

さまざまな条件に対するセットアップの応答を決定するためのデバイステストはたくさんあります。それはあなたがやっていることの忍耐と絶対的な理解が鍵である非常に挑戦的な実験です。このプロセスの視覚的なデモンストレーションは、複雑なプロセスであるSDMで記述されたデバイスを作成して使用する洞察を与えるため、非常に重要です。

まず、U字型のデバイスを分解し、アセトンに配置します。デバイス、マイクロメーターネジ、ベルビルスプリングディスク、ベースプレートを20分間超音波処理して清掃します。その後、イソプロパノールにそれらを転送し、追加の20分間超音波処理します。

きれいにしたら、オーブンで15〜20分間オーブンで焼き、水の残留物を取り除き、脱ガスします。次に鋭利なカミソリの刃を使い、鉄のテルルサンプルを2ミリメートル2ミリメートルずつ0.1ミリメートルの大きさに切ります。最後に、パーツを組み立てます。

u内の開口部は1ミリメートルで、デバイスの側面に位置するマイクロメートルネジのペアで小さくまたは大きく調整することができます。2つの別々の皿では、エポキシデータシートの指示に従って銀エポキシと非導電性エポキシを混ぜます。次に、銀エポキシの薄い層を適用して電気的接触を作成し、その長い軸が鉄テルルサンプルのb軸に沿って向くように、1ミリメートルの隙間にサンプルを取り付けます。

サンプルホルダーとサンプルを対流オーブンに入れ、15分間焼いて再びエポキシを治します。サンプルが冷却されたら、その両側を非導電性エポキシで覆い、サンプルがデバイスでしっかりとサポートされるようにします。その後、エポキシを治すためにオーブンに戻します。

光学顕微鏡を使用して、すべての角度からサンプルの位置を調べ、試料の側面と隙間の平行な位置合わせを確認します。準備が整ったので、サンプルの表面を観察しながらマイクロメータネジを50度回転させることで圧縮歪みを適用し始めます。圧力が加えられる後、サンプルのひび割れや曲げがあってはならない。

次に、デバイスをベースプレートにねじ込みます。固定したら、ベースプレートから銀エポキシの薄い層をU字型の装置に塗布し、サンプルとプレートの間に電気的接触を作り出します。サンプルをオーブンに入れ、エポキシを治します。

冷却したら、マルチメーターを使用して電気的接触を確認します。次に、非伝導エポキシの薄い層を使用して、アルミポストをサンプルに接着し、アブ切断面に垂直になるようにします。投稿はサンプルと同じサイズにする必要があります。

ポストが正しく配置されたら、エポキシが硬化するまで、組み立てられたデバイスを焼きます。まず、可変温度のローディングドックに設置して走査型トンネル顕微鏡に装置を移し、超高真空走査型トンネル顕微鏡を行う。アームマニピュレータを使用して、室温で超高真空でアルミニウムポストをノックオフし、切断したばかりの表面を露出させます。

直ちに別のマニピュレータセットを使用して装置をスキャントンニング顕微鏡室に移し、9度まで冷却された顕微鏡ヘッドに入ります。サンプルを一晩で9度まで冷却してから次のステップを実行し、実験中にこの温度を維持します。温度平衡に達したら、各実験の前に、スパッタリングとアニーリングの数ラウンドで処理された1つの1つの銅表面にフィールドエミッションを行って、白金イリジウムの先端を準備します。

顕微鏡で圧電材料に印加された電圧を使用して、サンプルステージを移動して先端に合わせます。次に、サンプルにアプローチします。先端がサンプルから離れて数オングストローム、オシロスコープ上のトンネル電流レジスタが離れると、それはトポグラフを取る準備ができています。

ここでは、訓練されていない鉄テルル単結晶の10ナノメートル原子分解能地形画像です。見られる原子構造は、サンプルを切断した後に露出するテルル原子に対応する。地形の4DA変換は、原子ブラッグのピークに対応するaとb方向に沿って画像の角に4つの鋭いピークを示しています。

最初の画像とは対照的に、この地形画像は、磁気チップで得られた地形を示す。1 つの軸に沿ってラティスの 2 倍の周期性を持つ単方向ストライプが観察されます。この地形の4DA変換は、ブラッグピーク、衛星ピークの新しいペアに加えて、ブラッグピークモーマの半分と実際の空間波長の2倍に対応することを示しています。

新しい構造は、表面のすぐ下にある鉄原子のAFMストライプオーダーに対応しています。訓練されていないサンプルツインドメイン境界の一部の部分には、長いb軸と付随するAFMストライプオーダーを持つ結晶構造が90度回転するところに存在する。ここでは、AFMツインドメイン境界の25ナノメートルの地形を観察することができます。

この領域の4DA変換は、緑と黄色の円で強調されたAFM順序の2組を示しています。各磁界は、4DA変換における1組のピークに寄与します。この緊張したサンプルについては、サンプルに適用される単軸圧力の結果として見ることができるのは、1つのドメインだけです。

ここでは、約1.75ミクロンの総領域にまたがって、訓練されていないサンプルの全面積の2倍以上である0.75ミクロンの大規模な地形を示しています。各トポグラフの4DA変換は、この緊張したサンプル上の単一ドメインのみを示すAFMピークの1組のみを示しています。この手順を試みる際に考慮すべき最も重要なことは、最終的な目標です。

単軸歪みを適用する理由を知ることで、サンプルの向きと適用するひずみの量を導く必要があります。この手順に従って、歪み装置は、X線回折、共鳴弾性X線散乱、角分解された光放出分光法などの他の技術と統合することもできる。SDMは量子材料の中で電子を可視化する強力な技術です。

そして、これらはひずみなどの外部摂動に非常に敏感な材料であるため、単軸歪み統合SDM技術は、これらの材料を電子的に調整し、超伝導を理解するという究極の目標を持つ歪みへの応答を視覚化することを可能にします。