Korzystając z jednoosiowego odkształcenia w połączeniu z mikroskopią tunelową skaningową o polaryzacji spinowej, wizualizujemy i manipulujemy antyferromagnetyczną strukturą domeny Fe1+yTe, związku macierzystego nadprzewodników na bazie żelaza.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w Fe1+YTe za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Dążenie do zrozumienia skorelowanych systemów elektronicznych przesunęło granice pomiarów eksperymentalnych w kierunku rozwoju nowych technik i metodologii eksperymentalnych. W tym przypadku używamy nowatorskiego, zbudowanego w domu urządzenia o jednoosiowym odkształceniu zintegrowanym z naszym skaningowym mikroskopem tunelowym o zmiennej temperaturze, które umożliwia nam kontrolowane manipulowanie jednoosiowym odkształceniem w płaszczyźnie próbek i badanie ich reakcji elektronicznej w skali atomowej. Korzystając ze skaningowej mikroskopii tunelowej (STM) z technikami polaryzacji spinowej, wizualizujemy domeny antyferromagnetyczne (AFM) i ich strukturę atomową w próbkach Fe1 + yTe, związku macierzystym nadprzewodników na bazie żelaza, i pokazujemy, jak te domeny reagują na zastosowane odkształcenia jednoosiowe. Obserwujemy dwukierunkowe domeny AFM w próbce nieodkształconej, o średniej wielkości domeny ~ 50-150 nm, aby przejść w pojedynczą domenę jednokierunkową pod zastosowanym odkształceniem jednoosiowym. Zaprezentowane tutaj odkrycia otwierają nowy kierunek wykorzystania cennego parametru strojenia w STM, a także innych technik spektroskopowych, zarówno do dostrajania właściwości elektronowych, jak i do indukowania łamania symetrii w kwantowych układach materialnych.
Wprowadzenie
Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe w miedzianach i nadprzewodnikach na bazie żelaza jest intrygującym stanem materii kwantowej1,2. Głównym wyzwaniem w zrozumieniu nadprzewodnictwa jest lokalnie spleciona natura różnych stanów złamanej symetrii, takich jak fazy nematyczne elektronowe i smektyczne (które łamią symetrie rotacyjne i translacyjne stanów elektronowych), z nadprzewodnictwem3,4,5,6,7. Manipulacja i celowe dostrojenie tych złamanych stanów....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Korpus w kształcie litery U wykonany jest ze stali nierdzewnej klasy 416, która jest sztywna i ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), ~9,9 μm/(m∙°C), w porównaniu do ~17,3 μm/(m∙°C) dla stali nierdzewnej klasy 304.
1. Mechaniczne urządzenie jednoosiowe
- Oczyść urządzenie w kształcie litery U, mikrometryczne (1–72 odpowiada 72 obrotom na cal), tarcze sprężynowe Belleville i płytkę podstawy, sonikując je oddzielnie najpierw w acetonie, a następnie w izopropanolu, przez 20 minut każda, w ultradźwiękowym sonikatorze do kąpieli. Usuwa to wszelkie zanieczyszczenia/cząsteczki. Ten proces należy przeprowadzić w masc....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Topografie STM mierzono w trybie prądu stałego przy zastosowaniu napięcia polaryzującego (setpoint bias) wynoszącego -12 meV na próbce oraz prądu zadany (setpoint current) na poziomie -1,5 nA na sondzie. We wszystkich eksperymentach stosowano sondy Pt-Ir. Aby uzyskać spinowo spolaryzowane STM, końcówka mikroskopu skaningowego musi zostać pokryta atomami magnetycznymi, co może być dość trudne. W przypadku badania Fe1+yTe sama próbka zapewnia prosty sposób na .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Wszystkie operacje wymagane do przeniesienia próbek do i wewnątrz STM są wykonywane przy użyciu zestawów manipulatorów ramienia. STM jest utrzymywany w niskich temperaturach przez ciekły azot i ciekły hel, a próbka schładza się przez co najmniej 12 godzin przed zbliżeniem się. Dzięki temu temperatura próbki i mikroskopu osiąga równowagę termiczną. Aby odizolować hałas elektryczny i akustyczny, STM umieszcza się w pomieszczeniu ekranowanym akustycznie i o częstotliwości radiowej. Głowica mikroskopu jest dodatkowo zawieszo.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
P.A. dziękuje za wsparcie od U.S. National Science Foundation (NSF) CAREER pod numerem nagrody. DMR-1654482. Syntezę materiałową przeprowadzono dzięki wsparciu grantu Narodowego Centrum Nauki nr 2011/01/B/ST3/00425.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Tarcze sprężynowe Belleville | McMaster Carr | ||
| Fe(1.1)Te | Pojedynczy kryształ | ||
| H20E | Technologia | ||
| H74F | Technologia | ||
| epoksydowa mikrometryczne | McMaster Carr | ||
| Blachy ze stali nierdzewnej (416) | McMaster Carr |
Bibliografia
- Paglione, J., Greene, R. L. High-temperature superconductivity in iron-based materials. Nature Physics. 6 (9), 645(2010).
- Keimer, B., Kivelson, S. A., Norman, M. R., Uchida, S., Zaanen, J. From quantum matter to high-temperature superconductivity in copper oxides. Nature.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
