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

요약

단축 긴장을 사용 하 여 스핀 편광 주사 터널링 현미경과 함께, 우리는 시각화 Fe의 antiferromagnetic 도메인 구조를 조작_{1 + y}테, 철 기반 초전도체의 부모 화합물.

초록

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 Fe_{1 +y}테 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

Cuprates와 철 기반 초전도체에 고온 초전도 양자 문제^1,2의 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 초전도^3,,45,,67. 조작과 고의적인 튜닝이 깨진된 대칭의 이해 및 초전도 제어 핵심 목표 이다.

제어 변형, 단축 및 biaxial, 압축된 문제 시스템^{8,,910,11,12, 집단 전자 상태를 조정 하는 ....}

프로토콜

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 철_{1 +Y}테 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.

결과

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 철_{1 +y}테 공부의 샘플 자체는이 달성의 간단한 수단을 제공 합니다. 초과 철 (Fe_{1 +y}테y ) 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 .......

토론

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.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Belleville 스프링 디스크	McMaster Carr
Fe(1.1)Te			단결정
H20E	에폭시 기술
H74F	에폭시 기술
마이크로미터 나사	McMaster Carr
스테인리스 스틸 시트 (416)	McMaster Carr