방법 논문

단축 긴장 조작 Fe1 +Y테 스핀 편광 스캔 터널링 현미경을 사용 하 여 Antiferromagnetic 도메인의 시각화

DOI:

10.3791/59203

2019년 3월 24일

이 논문에서

요약

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단축 긴장을 사용 하 여 스핀 편광 주사 터널링 현미경과 함께, 우리는 시각화 Fe의 antiferromagnetic 도메인 구조를 조작1 + y테, 철 기반 초전도체의 부모 화합물.

초록

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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.

서론

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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 ....

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프로토콜

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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

  1. 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.
  2. 어떤 물 잔류물 든 지 제거 하 고 드 하 15-20 분 동안 오븐에 구워 그들.
  3. 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.
  4. 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.

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결과

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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 +yy ) 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 .......

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토론

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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.......

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공개 사항

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저자는 공개 없다.

감사의 글

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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.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Belleville 스프링 디스크McMaster Carr
Fe(1.1)Te단결정
H20E에폭시 기술
H74F에폭시 기술
마이크로미터 나사McMaster Carr
스테인리스 스틸 시트 (416)McMaster Carr

참고문헌

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  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.

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재인쇄 및 허가

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태그

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