Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

تصور التلاعب أونياكسيال سلالة من المجالات فلز الحديد1 +Yالشركة المصرية للاتصالات باستخدام الأقطاب تدور مسح نفق مجهر

Published: March 24, 2019 doi: 10.3791/59203
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2, 1
1Department of Physics, Applied Physics and Astronomy, Binghamton University, 2Institute of Physics, University of Silesia

Summary

استخدام سلالة أونياكسيال جنبا إلى جنب مع الأقطاب تدور المسح المجهري النفق، وتصور، والتعامل مع بنية المجال فلز الحديد1 + yالشركة المصرية للاتصالات، مجمع الأصل على أساس الحديد استعمالا.

Abstract

ودفعت السعي لفهم النظم الإلكترونية مرتبطة حدود القياسات التجريبية نحو تطوير منهجيات وتقنيات تجريبية جديدة. هنا نستخدم جهاز رواية سلالة أونياكسيال الصنع إدماج لدينا درجة الحرارة متغير مسح نفق مجهر التي تمكننا من التلاعب في الطائرة سلالة أونياكسيال في عينات كنترولبلي والتحقيق استجابتها الإلكترونية في الجدول الذري. استخدام الفحص المجهري نفق (STM) مع تقنيات تدور الاستقطاب، يمكننا تصور فلز (فؤاد) المجالات وهيكلها الذري في Fe1 +عينات Tey، مجمع الأصل استعمالا المستندة إلى الحديد، و إظهار كيفية استجابة هذه المجالات التطبيقية بسلالة أونياكسيال. ونلاحظ ثنائية الاتجاه في المجالات فؤاد في العينة أونستراينيد، مع حجم نطاق متوسط ~ 50-150 نانومتر، بمرحلة انتقالية في مجال أحادي مفرد تحت ضغط أونياكسيال التطبيقية. فتح النتائج المعروضة هنا اتجاها جديداً لاستخدام معلمة ضبط قيمة في تحقيق الاستقرار والانتساب، فضلا عن غيرها من التقنيات الطيفية، سواء بالنسبة لضبط الخصائص الإلكترونية أما بالنسبة لحمل التماثل كسر في الكم النظم المادية.

Introduction

الموصلية الفائقة ذات درجة الحرارة العالية في كوبراتيس وعلى أساس الحديد استعمالا حالة مثيرة للاهتمام من الكم المسألة1،2. تحديا كبيرا في فهم الموصلية الفائقة هو الطابع المترابط محلياً من مختلف الدول كسر التناظر، مثل الإلكترونية nematic وسميكتيك مراحل (أن كسر التماثلات التناوب ومتعدية الجنسيات من الدول الإلكترونية)، مع الموصلية الفائقة3،،من45،،من67. التلاعب وضبط المتعمد لهذه الدول كسر التناظر هدفا رئيسيا نحو فهم ومراقبة الموصلية الفائقة.

السلالة التي تسيطر عليها، سواء أونياكسيال أو بياكسيال، وأسلوب راسخة لضبط الدول الإلكترونية الجماعية في المواد المكثفة نظم8،،من910،11،12، 13،14،15،16،17،،من1819،،من2021، 22. هذا ضبط نظيفة، دون الأخذ بالاضطراب من خلال تعاطي المنشطات الكيميائية، يستخدم عادة في أنواع مختلفة من التجارب لضبط معظم الخصائص الإلكترونية23،،من2425،26 . على سبيل المثال، قد ثبت الضغط أونياكسيال لها تأثير هائل في الموصلية الفائقة4RuO13 ريال2وكوبراتيس27 وفي الهيكلية والمغناطيسية، و nematic المرحلة الانتقالية من استعمالا المستندة إلى الحديد 10 , 14 , 28 , 29 وقد تجلى مؤخرا في ضبط دول طوبولوجي SmB624. ومع ذلك، تم استخدام سلالة في تقنيات حساسة للسطح، مثل تحقيق الاستقرار والانتساب وزاوية--حل فوتوميشن التحليل الطيفي (أربيس)، تنحصر في طبقات رقيقة نابعة من الموقع على ركائز غير متطابقة26،30. يتمثل التحدي الرئيسي مع تطبيق الضغط على بلورات مفردة في تجارب حساسة للسطح الحاجة إلى تنشق العينات المتوترة في الفراغ أولتراهيغ (اوهف). في السنوات القليلة الماضية، كان اتجاه بديل الإيبوكسي عينة رقيقة بيزو مكدسات9،10،،من1831 أو على لوحات مع معاملات مختلفة للتمدد الحراري19 ،32. بعد حجم الضغط التطبيقية في كلتا الحالتين، محدودة للغاية.

هنا نظهر استخدام جهاز أونياكسيال سلالة الميكانيكية الرواية التي يسمح للباحثين سلالة عينة (إجهاد ضاغطة) دون قيود وفي نفس الوقت تصور بنيتها السطحية باستخدام الوحدات التدريبية الموحدة (انظر الشكل 1). على سبيل مثال، نحن نستخدم بلورات مفردة من الحديد1 +yالشركة المصرية للاتصالات، حيث y = 0.10، مجمع الأصل استعمالا تشالكوجينيدي الحديد (y هو تركيز الحديد الزائد). أدناه TN = K ~ 60، Fe1 +yTe الانتقال من دولة باراماجنيتيك ارتفاع درجة الحرارة في حالة درجات الحرارة المنخفضة فلز مع بيكولينير شريط مغناطيسي ترتيب26،33 ،34 (انظر الشكل 3 أ، ب). كذلك يرافق الانتقال المغناطيسي تحول هيكلي من تيتراجونال إلى أحادي ميل26،35. أشكال النظام فؤاد في الطائرة ديتوينيد المجالات مع هيكل تدور الإشارة على طول طويلة ب-اتجاه هيكل orthorhombic34. بتصور ترتيب فؤاد مع تحقيق الاستقرار والانتساب تدور الاستقطاب، التحقيق في بنية المجال ثنائي الاتجاه في أونستراينيد Fe1 +yTe العينات ومراقبة انتقالها إلى مجال كبير واحد تحت ضغط التطبيقية (انظر التخطيطي في الشكل 3 جيم-هاء). تبين هذه التجارب الناجحة ضبط سطح بلورات مفردة باستخدام جهاز أونياكسيال سلالة المعروضة هنا، ناهضة العينة، وتصوير المتزامن لبنيتها السطحية مع المجهر النفقي المسح. ويبين الشكل 1 رسومات تخطيطية وصور لجهاز الضغط الميكانيكي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: الجسم على شكل U مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الصف 416، قاسية، وانخفاض معامل التمدد الحراري (CTE)، μm/(m∙°C) ~9.9، بالمقارنة مع μm/(m∙°C) ~17.3 للفولاذ المقاوم للصدأ 304-الصف.

1-ميكانيكية أونياكسيال إجهاد الجهاز

  1. تنظيف الجهاز على شكل U ومسامير ميكرومتر (1 – 72 المقابلة لتناوب 72 في البوصة) والأقراص الربيع بيلفيل والصفيحة القاعدية التي سونيكاتينج منها بشكل منفصل في الأسيتون أولاً وثم في الايزوبروبانول، لكل منها 20 دقيقة في سونيكاتور حمام الموجات فوق الصوتية. يؤدي هذا إلى إزالة أية شوائب/الجسيمات. وينبغي أن تنفذ هذه العملية في غطاء محرك السيارة.
  2. خبز لهم في فرن لمدة 15 – 20 دقيقة للتخلص من أي بقايا المياه ديغا.
  3. استخدام شفرة حلاقة حادة، مع ملاحظة تحت مجهر ضوئي قص الحديد1 +Yالعينة Te الحجم، أي 1 مم × 2 مم × 0.1 مم.
  4. تجميع الأجزاء معا كما هو مبين في الشكل 1، أول لوحة. افتتاح داخل U 1 ملم، ويمكن ضبطها أصغر أو كبيرة بزوج من مسامير ميكرومتر تقع على جانبي الجهاز.

2-تطبيق الضغط

  1. في أطباق منفصلة اثنين، مزيج من الإيبوكسي الفضة (H20E) والايبوكسي نونكوندوكتيفي (H74F) وفقا للتعليمات الواردة في ورقة البيانات الإيبوكسي.
  2. على الجهاز على شكل U، تطبيق طبقة رقيقة من الإيبوكسي الفضة (H20E) لإنشاء الاتصال الكهربائية، وجبل العينة (حجم 1 مم × 2 مم × ~0.1 ملم) مع محورها طويل الموجه ب محور العينة Te1 +yFe ، على رأس الجهاز، عبر الفجوة 1 ملم، كما هو مبين في الشكل 1. خبز في فرن الحراري، الجهاز لمدة 15 دقيقة على 120 درجة مئوية.
  3. تغطي الجانبين من العينة مع الإيبوكسي نونكوندوكتيفي حيث أن العينة بقوة معتمدة على الجهاز. تخبز لمدة 20 دقيقة عند 100 درجة مئوية.
    1. استخدام مجهر ضوئي، دراسة موقف العينة من جميع الزوايا للتأكد محاذاة متوازية من الجانبين من العينة مع الفجوة.
    2. بشكل اختياري، مكان العينات داخل الفجوة وإنفاذها الإيبوكسي H20E و H74F (الشكل 1).
  4. تحت مجهر ضوئي تطبيق إجهاد ضاغطة بتدوير المسمار ميكرومتر بينما مراقبة سطح العينة.
    ملاحظة: هنا طبقنا سلالة 50°، ولكن يمكن تعديل هذه اعتماداً على مقدار الضغط ليتم تطبيقها على العينة. يتم نقل الضغط إلى العينة بسلسلة من الأقراص الربيع بيلفيل. ينبغي أن يكون هناك لا شقوق أو الانحناء للعينة بعد تطبيق الضغط.
  5. برغي الجهاز على الصفيحة القاعدية كما هو مبين في الشكل 1 باء.
    1. تطبيق طبقة رقيقة من الإيبوكسي الفضة (H20E) من الصفيحة القاعدية على الجهاز على شكل U لإنشاء الاتصال الكهربائية بين العينة واللوحة. خبز لمدة 15 دقيقة على 120 درجة مئوية. قياس حدوث تماس كهربائي باستخدام متعدد.
    2. باستخدام طبقة رقيقة من الإيبوكسي نونكوندوكتينج H74F، الصق وظيفة ألومنيوم (بنفس حجم العينة) على العينة المتوترة، عمودي على الطائرة كليفينج أ-ب. خبز الجهاز المجمعة لمدة 20 دقيقة حتى يشفي الإيبوكسي.

3. نقل الجهاز إلى رئيس مجهر المسح النفقي

  1. نقل الجهاز المصبوغة بالعينة ووظيفة عن طريق رصيف التحميل من فراغ متغير الحرارة، أولتراهيغ مسح نفق مجهر، إلى دائرة التحليل (انظر الشكل 2 أ).
  2. باستخدام مناور ذراع، ضرب قبالة وظيفة الألومنيوم في الفراغ أولتراهيغ في درجة حرارة الغرفة، تعريض سطح ملصوق طازجة.
  3. نقل على الفور الجهاز (مع عينة المتوترة) في الموقع مع مجموعة أخرى من المتلاعبين بالدائرة مجهر المسح النفقي ومجهر الرأس (انظر الشكل 2)، والتي قد تم تبريد وصولاً إلى 9 ك. القيام بكل التجارب في 9 ك.
  4. السماح العينة تهدئة بين عشية وضحاها قبل القيام بالخطوات التالية.

4-القيام بتجارب تحقيق الاستقرار والانتساب

  1. إعداد نصائح Pt-الأشعة تحت الحمراء قبل كل تجربة طريق الانبعاث الحقل على سطح Cu (111) التي كانت تعامل مع عدة جولات من اﻷخرق والصلب.
  2. استخدام الجهد المطبقة على المواد كهرضغطية في المجهر بجهاز تحكم خارجي، الانتقال من مرحلة عينة لمحاذاة مع الحافة، ثم اتبع بالاقتراب من العينة.
  3. بمجرد التلميح قليلة بعيداً من العينة وفي نفق الحالي يتم تسجيل الذبذبات، توبوجرافس تأخذ في التحيز setpoint المختلفة والتيارات setpoint.
    ملاحظة: يتم التحكم المجهر النفقي المسح التي تحكم المتوفرة من الشركة المصنعة والبرامج. لتشغيل المجهر، يرجى الرجوع إلى الدليل المستخدم/الدروس (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقيست توبوجرافس تحقيق الاستقرار والانتساب في الوضع الحالي المستمر مع وجود تحيز setpoint لتطبيقها على العينة و setpoint مليون إلكترون فولط-12 الحالية من-1.5 غ التي جمعت على الحافة. واستخدمت نصائح Pt-الأشعة تحت الحمراء في جميع التجارب. وقد تلميح مجهر المسح النفقي تحقيقا لتحقيق الاستقرار والانتساب تدور الاستقطاب، تكون مغلفة مع الذرات المغناطيسية، التي يمكن أن تكون صعبة جداً. وفي هذه الحالة دراسة Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات، يوفر العينة نفسها وسيلة بسيطة لتحقيق ذلك. الحديد الزائد (y في Fe1 +yTe) ملزمة ضعيفة على سطح ملصوق. مسح غيض في تحيز منخفض ومع ارتفاع الحالية كافية تتجاوز بضعة نانوامبيريس يجلب التلميح في مقربة من ذرات الحديد هذه، وعدد قليل من تلك الذرات يمكن التقاطها ب نصيحة36. أسلوب آخر يعطي تلميح الأقطاب تدور بالانخفاض السريع لفصل العينة-نصيحة حتى يتم إجراء الاتصال (على موقع تركيز الحديد الزائد) يقاس تشبع الحالي. أثناء هذه العملية، الحديد الفائض في السندات على الحافة. هو كشف الإعداد الناجح لتلميح الأقطاب تدور بالتباين المغناطيسي في التضاريس، التواتر الذي ضعف الثابت شعرية من ذرات والتيلوريوم أعلى. هذا التعديل إضافية هو ترتيب فلز في العينة، كما نوقش كذلك أدناه.

يظهر الشكل 4A 10 نانومتر ذرية قرار صورة طوبوغرافية فيأونستراينيد Fe 1 +yTe البلورة الأحادية مع تلميح مجهر مسح نفقي نونماجنيتيك. الهيكل الذري ينظر يناظر الذرات الشركة المصرية للاتصالات، الذي يتعرض بعد ناهضة العينة (انظر الشكل 3 ألف). تحويل فورييه (قدم) التضاريس يظهر أربع قمم حادة في زوايا الصورة على طول-وب-الاتجاهات، المسمى تي و تيسب، التي تتوافق مع قمم براج الذري. ذروة واسعة وسط في قدم يناظر إينهوموجينيتي الطول الموجي الطويل، التي ليست ذات الصلة للدراسة الحالية. يبين الشكل 4 توبوجراف آخر من نفس الحجم كما هو الحال في الشكل 4A، حصل مع تلميح مغناطيسية. ولوحظت المشارب أحادي الاتجاه مع دورية مرتين أن شعرية على المحور. قمم قدم توبوجراف ينظر في يبين الشكل 4 ، بالإضافة إلى راج، زوج جديد من قمم الأقمار الصناعية في سAFM1، المقابلة لنصف مومنتثم الذروة في براج، وذلك، مرتين الفضاء الحقيقي للطول الموجي. الهيكل الجديد ليتوافق مع ترتيب فؤاد شريطية من ذرات الحديد فقط تحت السطح.

في هذه العينة أونستراينيد، ليس من الصعب لمراقبة حدود المجال التوأم حيث هيكل الكريستال مع طويلة ب-المحور وأمر الشريط فؤاد المصاحبة تدوير 90°. ويبين 4E الشكل توبوجراف 25 نانومتر الأقطاب تدور حدود المجال التوأم فؤاد. قدم الصورة يظهر الآن اثنين من أزواج من ترتيب فؤاد (أبرز دوائر الأخضر والأصفر). يسهم كل المجال المغناطيسي لزوج واحد فقط من Qفؤاد قمم في بعد متر. تصور هذا نحن ومن الواضح أن تصفية فورييه كل زوج من قمم فؤاد وقدم المقلوب مرة أخرى إلى الفضاء الحقيقية. يتم إظهار النتائج في الشكل 4، ح تسليط الضوء على المجالات شريطية ممرين اثنين.

وبالتالي، قمنا بدراسة بنية المجال والحدود على السطح على نطاق واسع. الشكل 5Aو الشكل 6A 7A الشكل عرض توبوجرافس على نطاق واسع على ثلاث عينات أونستراينيد المختلفة التي تغطي منطقة مجموع قليلاً على مكم 0.75 × 0.75 ميكرون. وترد أيضا أصغر عدة التكبير في توبوجرافس لتسليط الضوء على بنية شريطية. توبوجرافس مع عالية دقة مكانية (1024 × 1024 بكسل لكل 0.25 ميكرومتر2) السماح فورييه التصفية ومعكوس فورييه تحويل التحليل على نطاق واسع. يتم عرض هياكل المجال وحدود المناظرة في 5B الرقمو الرقم 6و الرقم 7 ح. وعموما، شريطية التناوب عدة مجالات لوحظت تغطي مجالات المساواة عموما، كما هو متوقع لهذه العينات أونستراينيد. من المهم ملاحظة أن على هذا النطاق الواسع السطح مسطح عموما الذرة، ولكن يمكن ملاحظة بعض المخالفات الهيكلية مختلفة، مثل عيوب الخط (الشكل 5A) والخطوات الذري (الشكل 7 أ)،. المجالات شريطية لا تتأثر هذه المخالفات.

من هنا، انتقلنا إلى العينة المتوترة. يبين الشكل 8 توبوجراف الواسعة النطاق، التي تغطي منطقة مكم ~1.75 x 0.75 ميكرون، وهو أكثر من ضعف إجمالي المساحة إجمالية موزعة في عينات أونستراينيد هو موضح في الشكل 5و الرقم 6و الرقم 7. وفي تناقض صارخ، يظهر متر لكل توبوجراف زوج واحد فقط من قمم فؤاد تشير إلى مجال واحد فقط في هذه العينة المتوترة. يمكن تصور هذا المزيد من تحليل فورييه تصفية iFT يؤكد المجال شريطية واحدة على المنطقة بأكملها. مرة أخرى، أمر الشريط أحادي الاتجاه لا تتأثر بالمخالفات السطحية المختلفة في هذه العينة المتوترة.

Figure 1
رقم 1: إجهاد الجهاز. (أ) التخطيطي لإجهاد الجهاز. الجهاز على شكل U قد ميكرومتر هما مسامير لضغط (1) و (2) التوسع في الجهاز الفجوة المنطقة. يمكن أن تقتصر العينة داخل الفجوة كما هو موضح في لوحات الشكل A و C أو على رأس هذه الفجوة كما هو موضح في الشكل لوحات A و B. مزيج من الايبوكس H20E و H74F يتم تطبيقها على العينة والشفاء عند 100 درجة مئوية. حالما يتم علاجه الإيبوكسي في العينة، يتم epoxied وظيفة حول نفس المساحة السطحية للعينة على سطح العينة باستخدام H74F. (ب) الإعداد الفعلية للجهاز السلالة، مع كبار، خدمة عرض، وتكبير في العينة. الجهاز هو مشدود إلى حامل عينة الشرائح في الرأس المجهر. يتم إنشاء جهة اتصال باستخدام الإيبوكسي الموصلة من الجهاز إلى لوحة عينة. يتم تمكين نقل الضغط باستخدام المسمار وسلسلة من الأقراص الربيع بيلفيل. يظهر فريق آخر ب سلالة الجهاز إعداد، جاهزة نقلها إلى غرفة التحليل اوهف. الطريقة (ج) بديل عينة داخل الفجوة لإجهاد الجهاز. في فريقي الأوسط ج، هو epoxied عينة أونستراينيد ثاني على الجهاز للرجوع إليها. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: مسح نفق مجهر الإعداد. (أ) الاتصال النفقي المسح مجهر الإعداد. يتم وضع المجهر في تشكيل غرفة صوتية، التي هي بمنأى عن ضوضاء تردد الراديو (RF). (ب) رئيس مجهر مع حامل عينة عارية. نصيحة Pt/الأشعة تحت الحمراء مرئياً. يمكن نقل مرحلة عينة بمجموعة من المحركات بيزو حيث أن العينة الحق فوق الحافة. يتم وضع الرأس (ج) المجهر داخل دروع الإشعاع اثنين. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: Fe1 +yبنية بلورية الشركة المصرية للاتصالات. (أ) هيكل الكريستال حفلة مع الطبقة العليا تبين أن ذرات التيلوريوم. أحمر منقط مخطط الخلايا الثلاث وحدة. (ب) الحقيقي والفضاء التخطيطي رسم توضيحي لوحدة ذرية خلية (الخط الأحمر الصلبة) والهيكل المغناطيسي (الخط الأسود الصلبة) من حفلة. وافيفيكتور المغناطيسي λفؤاد مرتين الذري المسافة بين الذرات الشركة المصرية للاتصالات-الشركة المصرية للاتصالات. تشير الأسهم على ذرات الحديد إلى توجهات تدور. (ج) رسم تخطيطي يوضح المجالات التوأم فؤاد التي تشكل عند التبريد، من خلال التحول الهيكلي من تيتراجونال إلى أحادي ميل في ~ 60 إلى 70 ك، على قدم المساواة مع السكان من بين المجالات. (د) الاستجابة ديتوينينج العملية، عندما يتم تطبيق مبلغ ملموس من سلالة ب المحور (الأسهم السوداء) مع مجال واحد المحسن (أحمر) والمجال الآخر تضاءلت (أزرق). (ﻫ) كاملة ديتوينيد المجال، مما يترك المجال واحدة واحدة فقط. (و–ح) متر المساحة الحقيقية في لوحات ج–ه. تتوافق مع قمم فAFM1 إلى مجالات الفضاء الحقيقي الحمراء، وتقابل قمم فAFM2 إلى مجالات الأزرق. تتم الإشارة إلى شعرية قمم براج كنقاط سوداء في زوايا الصورة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4: تعديل أحادي الاتجاه من أونستراينيد Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات. توبوجراف شمال البحر الأبيض المتوسط (A) 10 ألف نانومتر x 10 لهيكل شعرية الذريالحديد 1 +yالشركة المصرية للاتصالات مع لا التباين المغناطيسي. (ب) قدم للفريق عرض قمم راج في زوايا الصور (دوائر سوداء). (ج) 10 ألف نانومتر نانومتر x 10 توبوجراف الهيكل المغناطيسية للحديد1 +yالشركة المصرية للاتصالات، تقاس باستخدام تلميح تدور الاستقطاب. المشارب أحادي الاتجاه عبر المحور تناظر القمم التي تظهر في سAFM1 = qTe2 في متر، كما هو موضح في الفريق د. (ﻫ) شمال البحر الأبيض المتوسط 25 ألف x 25 شمال البحر الأبيض المتوسط الصورة الطبوغرافية عبر حدود مجال توأم. قدم (F) من لوحة ه، عرض الاثنين مجموعات من قمم سAFM1 وفAFM2. تحويل "فورييه العكسية" (ز) (iFT) من قمم QAFM1 من الفريق و. يتوافق مع اللون الأحمر بكثافة عالية من قمم فAFM1 . (ح) iFT من قمم QAFM2 من الفريق و. حدود المجال اختلافاً واضحا من الصور التي تظهر في لوحات زاي و حاء. معكوس فورييه أسلوب التصفية قد استخدمت في الأرقام التالية للتعرف على مختلف المجالات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5: التصوير المجالات التوأم في أونستراينيد Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات. (A) مكم 0.75 × 0.25 ميكرومتر الطوبوغرافية صورة تبين الحدود التوأم. البيانات تم اقتناؤها في ثلاث صور الطوبوغرافية المتاخمة، كل مكم 0.25 × 0.25 ميكرومتر. (ب) استخدام ايفت، حدود المجال جلية واضحة. (ج–ه) يتم إظهار التكبير إضافية الصور التي تحمل علامة (X) ومربع منقط باللون الأصفر مع المربعات المميزة، منقط، ملونة حول الحدود. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الشكل 6: التصوير نطاقات متعددة من أونستراينيد Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات. (A) مكم 0.10 × 0.10 ميكرومتر الصورة الطوبوغرافيةأونستراينيد Fe 1 +yالشركة المصرية للاتصالات. (ب) قدم للفريق ألف، مما يدل على قمم في كلا الاتجاهين، وهما سAFM1 وفAFM2. (ج) صورة ايفت الفريق A، التي تشير إلى مختلف المجالات. (د وه) مربعات التكبير الإضافية لأبرز الأصفر والبرتقالي-منقط في الفريق A. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
الشكل 7: التصوير المجالات التوأم من أونستراينيد Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات. (أ) الصور الطوبوغرافية التي تغطي مساحة ميكرومتر 0.75 × 0.5 ميكرومتر. (ب–د) خط التخفيضات من توبوجراف عبر الأسود، أسهم الأرجواني، والأخضر في لوحة . (زمنه–) التكبير في مجالات أبرز علامات البنى والأخضر والأصفر (X) في الفريق A. (ح) ايفت الفريق A، تبين المجالات التوأم. خطوط منقطة الأبيض هي خطوة الحواف/الحدود. المجالات لا تتأثر بهذه السمات الهيكلية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8: التصوير المجالات ديتوينيد في توتر Fe1 +yالشركة المصرية للاتصالات. (A) A كبير ميكرومتر 1.750 × 0.50 الطوبوغرافيا ميكرومتر المتخذة بشأن توتر Fe1 +yTe عينة. (ب وج) "متر" هما أكبر (ميكرومتر 0.50 × 0.50 ميكرومتر) واحد توبوجرافس الحصول على زوج واحد من فؤاد إلى الذروة في اتجاه واحد. يتم تطبيق عملية تصفية "فورييه" وايفت (د) الصور في لوحة أ، مما يدل على مجال واحد فقط كما هو متوقع. خط منقط في لوحة د هو خطوة التي لا تؤثر على المجال أحادي الاتجاه. (ﻫ) التكبير في المنطقة المميزة بالأصفر (X) تظهر خطوط أحادي الاتجاه. (و) التكبير في فريق ه، كما تبين وضوح المشارب أحادي الاتجاه من العينة ديتوينيد. (ز) قدم فريق ه. فؤاد قمم تظهر فقط في اتجاه واحد، مما يتفق مع هيكل الفضاء الحقيقي في لوحة ه. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تجري جميع العمليات المطلوبة لنقل العينات إلى داخل تحقيق الاستقرار والانتساب واستخدام مجموعات من المضاربين الذراع. يتم الاحتفاظ تحقيق الاستقرار والانتساب في درجات حرارة منخفضة بسائل النيتروجين والهيليوم السائل، ويبرد العينة على الأقل 12 ح قبل يجري تناولها. وهذا يتيح درجة حرارة العينة ومجهر للتوصل إلى التوازن الحراري. لعزل الضوضاء الكهربائية والصوتية، يوضع تحقيق الاستقرار والانتساب في الصوتية وغرفة الترددات اللاسلكية محمية. كذلك يعلق رئيس المجهر من الينابيع للاستقرار الآلي الأمثل. يمكن أن يترجم مرحلة عينة من عدة ملليمترات التي تمكن من الوصول إلى أجزاء مختلفة من العينات 1 مم أدى إلى توتر.

نظراً للضغط أونياكسيال المعلمة ضبط في التجربة الموضحة هنا، من المحتم أن الإجهاد الحراري المتولدة من تهدئة لا يتم نقل مباشرة إلى العينة. لهذا، نحن نوظف سلسلة من الأقراص الربيع بيلفيل. استخدام العامل تحميل الأقراص الربيع بيلفيل 67 ن، والانحراف في تحميل العامل من 50 ميكرومتر، نقوم بحساب ربيع المستمر لكل قرص ك = 1.3 × 106 ن/م، التي تعطي ثابت ربيع مجموع ك = 1.625 × 105 N/m و أو 4 أزواج من الينابيع في السلسلة. وهذا ما يضمن الإجهاد الحراري على العينة من خلال التبريد من درجة حرارة الغرفة إلى 4 ك أن تكون أقل من 0.05 في المائة عبئا المطبقة من 1% ولا يعتد بها لذلك. في هذه التجربة، يمكننا تدوير المسمار ميكرومتر 50 ° الذي يتوافق مع Δx = 50 ميكرومتر. يمكن حساب القوة المطبقة على العينة من خلال الينابيع لتكون F = kΔx = 8 أ. ولذلك هناك الضغط ف = و/A = 8 ن/(0.1 × 10-6 م2) = 0.08 برنامج العمل العالمي. للشباب معامل 70 Gpa لحفلة37، يتوافق مع الضغط أونياكسيال التطبيقية لسلالة 0.1%.

تحديا كبيرا في دمج الأجهزة ضغطاً تحقيق الاستقرار والانتساب هو التطبيق لسلالة دون كسر أو إدخال الشقوق في العينة. اختبار تجارب على عينات عدة من ثنائية-2212، ريال3رو2س7، والحديد1 +yTe أظهرت أنه، تبعاً لسماكة العينة، تحمل العينات سلالات ليصل إلى ~0.8%-1.0 في المائة، تناظر ~ 1 GPa التطبيقية الضغط. لا مؤشرات من الشقوق على سطح العينة هي الملاحظة أدناه هذه القيمة كما يراها بصريا مجهر ضوئي. أثبت العمل مؤخرا اتباع نفس المبادئ بنجاح التطبيق ± 1% ضغطاً على ريال2RuO4 9.

نجاح هذا الأسلوب يكمن في تنفيذ دقيق للمحاذاة الصحيحة من العينة عبر الفجوة 1 مم وتطبيق الضغط على العينة دون كسر أو ثني عليه. ثمة اعتبار هام آخر هو عملية كليفينج، الذي يسمح بتعرض سطح مستو نظيفة. هذا هو عملية عشوائية، ويعمل بشكل أفضل للمواد التي تهزم بسهولة. النظر في الماضي هو وجود تلميح حادة التي تعطي القرار الذري ويمكن التقاط بعض ذرات الحديد الزائد لتحقيق التباين المغناطيسي.

وفي الختام، تبين التجارب وتحليل ووصف هنا بنجاح إدماج لدينا جهاز الضغط مع تحقيق الاستقرار والانتساب، توفير معلمة ضبط جديدة التي يمكن أن تكون ذات قيمة كبيرة في دراسة الطلبات المتنافسة في نظم الإلكترون مرتبطة. ميزة الجهاز الحالي هو مجموعة واسعة من الضغوط الإيجابية والسلبية التي يمكن تطبيقها على العينة. قد تؤثر هذه التظاهرة التجارب الطيفية الأخرى مثل أربيس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

السلطة الفلسطينية تسلم الدعم من الولايات المتحدة الوطني العلم مؤسسة (NSF) الوظيفي في إطار جائزة لا هيئة الهجرة واللاجئين-1654482. تجميع المواد أجريت بالدعم من "مركز العلوم الوطني البولندي" المنحة رقم 2011/01/ب/ST3/00425.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Belleville spring disks McMaster Carr
Fe(1.1)Te Single Crystal
H20E Epoxy Technology
H74F Epoxy Technology
Micrometer screws McMaster Carr
Stainless Steel sheets (416) McMaster Carr

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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. 518, 179-186 (2015).
  3. Anderson, P. W. Physics: The opening to complexity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (15), 6653-6654 (1995).
  4. Dagotto, E. Complexity in strongly correlated electronic systems. Science. 309, 257-262 (2005).
  5. Davis, J. S., Lee, D. -H. Concepts relating magnetic interactions, intertwined electronic orders, and strongly correlated superconductivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (44), 17623-17630 (2013).
  6. Fernandes, R., Chubukov, A., Schmalian, J. What drives nematic order in iron-based superconductors. Nature Physics. 10 (2), 97 (2014).
  7. Fradkin, E., Kivelson, S. A., Tranquada, J. M. Colloquium: Theory of intertwined orders in high temperature superconductors. Reviews of Modern Physics. 87 (2), 457 (2015).
  8. Stillwell, E., Skove, M., Davis, J. Two “Whisker” Straining Devices Suitable for Low Temperatures. Review of Scientific Instruments. 39 (2), 155-157 (1968).
  9. Shayegan, M., et al. Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator. Applied Physics Letters. 83 (25), 5235-5237 (2003).
  10. Chu, J. -H., Kuo, H. -H., Analytis, J. G., Fisher, I. R. Divergent nematic susceptibility in an iron arsenide superconductor. Science. 337 (6095), 710-712 (2012).
  11. Song, Y., et al. Uniaxial pressure effect on structural and magnetic phase transitions in NaFeAs and its comparison with as-grown and annealed BaFe2As2. Physical Review B. 87 (18), 184511 (2013).
  12. Allan, M. P., et al. Anisotropic impurity states, quasiparticle scattering and nematic transport in underdoped Ca(Fe1−xCox)2As2. Nature Physics. 9 (4), 220-224 (2013).
  13. Hicks, C. W., et al. Strong increase of Tc of Sr2RuO4 under both tensile and compressive strain. Science. 344 (6181), 283-285 (2014).
  14. Hicks, C. W., Barber, M. E., Edkins, S. D., Brodsky, D. O., Mackenzie, A. P. Piezoelectric-based apparatus for strain tuning. Review of Scientific Instruments. 85 (6), 065003 (2014).
  15. Gannon, L., et al. A device for the application of uniaxial strain to single crystal samples for use in synchrotron radiation experiments. Review of Scientific Instruments. 86 (10), 103904 (2015).
  16. Kretzschmar, F., et al. Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1−xCox)2As 2. Nature Physics. 12 (6), 560 (2016).
  17. Steppke, A., et al. Strong peak in T c of Sr2RuO4 under uniaxial pressure. Science. 355 (6321), 133 (2017).
  18. Yim, C. M., et al. Discovery of a strain-stabilised smectic electronic order in LiFeAs. Nature Communications. 9 (1), 2602 (2018).
  19. Gao, S., et al. Atomic-scale strain manipulation of a charge density wave. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (27), 6986-6990 (2018).
  20. Jiang, J., et al. Distinct in-plane resistivity anisotropy in a detwinned FeTe single crystal: Evidence for a Hund's metal. Physical Review B. 88 (11), 115130 (2013).
  21. Zhang, Y., et al. Symmetry breaking via orbital-dependent reconstruction of electronic structure in detwinned NaFeAs. Physical Review B. 85 (8), 085121 (2012).
  22. Watson, M. D., Haghighirad, A. A., Rhodes, L. C., Hoesch, M., Kim, T. K. Electronic anisotropies revealed by detwinned angle-resolved photo-emission spectroscopy measurements of FeSe. New Journal of Physics. 19 (10), 103021 (2017).
  23. Iida, K., et al. Strong T c dependence for strained epitaxial Ba(Fe1-xCox)2As2 thin films. Applied Physics Letters. 95 (19), 192501 (2009).
  24. Stern, A., Dzero, M., Galitski, V., Fisk, Z., Xia, J. Surface-dominated conduction up to 240 K in the Kondo insulator SmB 6 under strain. Nature Materials. 16 (7), 708-711 (2017).
  25. Iida, K., et al. Hall-plot of the phase diagram for Ba(Fe1−xCox)2As2. Scientific Reports. 6, 28390 (2016).
  26. Hänke, T., et al. Reorientation of the diagonal double-stripe spin structure at Fe1+yTe bulk and thin-film surfaces. Nature Communications. 8, 13939 (2017).
  27. Takeshita, N., Sasagawa, T., Sugioka, T., Tokura, Y., Takagi, H. J. Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4: Strain control of stripe criticality. Journal of the Physical Society of Japan. 73 (5), 1123-1126 (2004).
  28. Kuo, H. -H., Shapiro, M. C., Riggs, S. C., Fisher, I. R. Measurement of the elastoresistivity coefficients of the underdoped iron arsenide Ba(Fe0.975Co0.025)2As2. Physical Review B. 88 (8), 085113 (2013).
  29. He, M., et al. Dichotomy between in-plane magnetic susceptibility and resistivity anisotropies in extremely strained BaFe2As2. Nature Communications. 8 (1), 504 (2017).
  30. Engelmann, J., et al. Strain induced superconductivity in the parent compound BaFe2As2. Nature Communications. 4 (2877), 2877 (2013).
  31. Berger, A. D. N., et al. Temperature Driven Topological Switch in 1T’-MoTe2 and Strain Induced Nematicity in NaFeAs. , Columbia University. Doctoral dissertation (2018).
  32. Böhmer, A., et al. Effect of biaxial strain on the phase transitions of Ca(Fe1−xCox)2As2. Physical Review Letters. 118 (10), 107002 (2017).
  33. Bao, W., et al. Tunable (δ π, δ π)-type antiferromagnetic order in α-Fe(Te,Se) superconductors. Physical Review Letters. 102 (24), 247001 (2009).
  34. Koz, C., Rößler, S., Tsirlin, A. A., Wirth, S., Schwarz, U. Low-temperature phase diagram of Fe1+yTe studied using x-ray diffraction. Physical Review B. 88 (9), 094509 (2013).
  35. Enayat, M., et al. Real-space imaging of the atomic-scale magnetic structure of Fe1+yTe. Science. 345 (6197), 653-656 (2014).
  36. Singh, U. R., Aluru, R., Liu, Y., Lin, C., Wahl, P. Preparation of magnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy on Fe1+yTe. Physical Review B. 91 (16), 161111 (2015).
  37. Chandra, S., Islam, A. K. M. A. Elastic and electronic properties of PbO-type FeSe1-xTex (x= 0-1.0): A first-principles study. ArXiv preprint. , arXiv:1008.1448 (2010).

Tags

سلالة أونياكسيال الهندسية، العدد 145، الفحص المجهري نفق، تدور الاستقطاب تحقيق الاستقرار والانتساب، والمستندة إلى الحديد استعمالا، وفلز المجالات، الموصلية الفائقة غير تقليدية
تصور التلاعب أونياكسيال سلالة من المجالات فلز الحديد<sub>1 +</sub><em><sub>Y</sub></em>الشركة المصرية للاتصالات باستخدام الأقطاب تدور مسح نفق مجهر
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kavai, M., Giannakis, I., Leshen,… More

Kavai, M., Giannakis, I., Leshen, J., Friedman, J., Zajdel, P., Aynajian, P. Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope. J. Vis. Exp. (145), e59203, doi:10.3791/59203 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter