Name: Wytwarzanie nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych z wykorzystaniem technik mikroskopii transmisyjnej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych przy użyciu mikroskopii transmisyjnej. Technika ta umożliwia charakteryzację właściwości magnetycznych materiałów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te zostały wsparte finansowo przez Agencję Grantową Republiki Czeskiej (Projekt nr 15-34632L) oraz przez projekt CEITEC Nano+, ID CZ.02.1.01/0.0/0.0/16 013/0001728. Produkcja próbki i pomiar LTEM zostały przeprowadzone w infrastrukturze badawczej CEITEC Nano (ID LM2015041, MEYS CR, 2016-2019). Meena Dhankhar otrzymała stypendium doktoranckie w Brnie.

<ol><li>Hubert, A., Schäfer, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHubert%2C+A+%22Magnetic+Domains.+The+Analysis+of+Magnetic+Microstructures%22">Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures</a>. , Springer. Berlin, Heidelberg, New York. (1998).</li>
<li>Cowburn, R. P., Koltsov, D. K., Adeyeye, A., O, M. E., Welland, M. E., Tricker, D. M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/profile/Denis_Koltsov/publication/230779183_Single-Domain_Circular_Nanomagnets/links/5524ed260cf2b123c5175e31.pdf">Single-domain circular nanomagnets.</a> Physical Review Letters. 83 (5), 1042-1045 (1999).</li>
<li>Shinjo, T., Okuno, T., Hassdorf, R., Shigeto, K., Ono, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+vortex+core+observation+in+circular+dots+of+Permalloy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Magnetic vortex core observation in circular dots of Permalloy.</a> Science. 289 (5481), 930-932 (2000).</li>
<li>Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.65.024414">Magnetization reversal due to vortex nucleation, displacement, and annihilation in submicron ferromagnetic dot arrays.</a> Physical Review B. 65, 024414(2001).</li>
<li>Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1377850">Field evolution of magnetic vortex state in ferromagnetic disks.</a> Applied Physics Letters. 78 (24), 3848(2001).</li>
<li>Schneider, M., Hoffmann, H., Otto, S., Haug, T., Zweck, J. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1490623">Stability of magnetic vortices in flat submicron Permalloy cylinders.</a> Journal of Applied Physics. 92 (3), 1466-1472 (2002).</li>
<li>Van Waeyenberge, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+vortex+core+reversal+by+excitation+with+short+bursts+of+an+alternating+field%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Magnetic vortex core reversal by excitation with short bursts of an alternating field.</a> Nature. 444, 461-464 (2006).</li>
<li>Kammerer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+vortex+core+reversal+by+excitation+of+spin+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Magnetic vortex core reversal by excitation of spin waves.</a> Nature Communications. 2, 279(2011).</li>
<li>Guslienko, K. Y., Ivanov, B. A., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1450816">Eigenfrequencies of vortex state excitations in magnetic submicron-size disks.</a> Journal of Applied Physics. 91 (10), 813-823 (2002).</li>
<li>Urbánek, M., et al. <a target="_blank" href="http://link.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevB.91.094415">Dynamics and efficiency of magnetic vortex circulation reversal.</a> Physical Review B. 91, 094415(2015).</li>
<li>Uhlíř, V., et al. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nnano.2013.66">Dynamics switching of the spin circulation in tapered magnetic nanodisks.</a> Nature Nanotechnology. 8 (5), 341-346 (2013).</li>
<li>Jung, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Logic+operations+based+on+magnetic-vortex-state+networks%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Logic operations based on magnetic-vortex-state networks.</a> ACS Nano. 6 (5), 3712-3717 (2012).</li>
<li>Hasegawa, N., Sugimoto, S., Fujimori, H., Kondou, K., Niimi, Y., Otani, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.7567/APEX.8.063005/meta">Selective mode excitation in three-chained magnetic vortices.</a> Applied Physics Express. 8 (6), 063005(2015).</li>
<li>Wintz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+vortex+cores+as+tunable+spin-wave+emitters%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Magnetic vortex cores as tunable spin-wave emitters.</a> Nature Nanotechnology. 11, 948-953 (2016).</li>
<li>Hopster, H., Oepen, H. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHopster%2C+H+%22Magnetic+Microscopy+of+Nanostructures%22">Magnetic Microscopy of Nanostructures</a>. , Springer. Berlin, Heidelberg. (2005).</li>
<li>Fischer, P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/aa778a">Magnetic imaging with polarized soft x-rays.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 50 (31), 313002(2017).</li>
<li>Vanatka, M., et al. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.5006235">Magnetic vortex nucleation modes in static magnetic fields.</a> AIP Advances. 7 (10), 105103(2017).</li>
<li>Constancias, C., Landis, S., Manakli, S., Martin, L., Pain, L., Rio, D. Electron beam lithography. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aConstancias%2C+C+%22Lithography%22">Lithography</a>. Landis, S. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. (2013).</li>
<li>Williams, D. B., Carter, C. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWilliams%2C+DB+%22Transmission+Electron+Microscopy.+A+Textbook+for+Materials+Science%22">Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science</a>. , Springer. (2009).</li>
<li>Seshan, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSeshan%2C+K+%22Handbook+of+Thin-film+Deposition+Processes+and+Techniques%22">Handbook of Thin-film Deposition Processes and Techniques</a>. , William Andrew. New York, NY. (2002).</li>
<li>Thompson, A., et al. X-Ray Data Booklet. , Lawrence Berkeley National Laboratory. Available from:
 <a target="_blank" href="http://xdb.lbl.gov">http://xdb.lbl.gov</a> (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Zademonstrowaliśmy wytwarzanie próbek do mikroskopii magnetycznych LTEM i MTXM. Próbki te muszą być wytwarzane na cienkich membranach SiN, tak aby elektrony w przypadku LTEM i miękkie promieniowanie rentgenowskie w przypadku MTXM mogły przenikać przez próbki. Próbki te mogą być wytwarzane przez 1) litografię o dodatnim oporze lub 2) litografię o ujemnym oporze.
Zastosowaliśmy technikę litografii pozytywowej, ponieważ wymaga ona mniej przygotowania próbki i mniejszej liczby etapów produkcji oraz umożliwia łatwiejszą obróbkę. Pozwala to również badaczowi na wykorzystanie efektu cieniowania, który wykorzystaliśmy do precyzyjnej kontroli kształtu dysku (zwężanie się jednej strony dysku). Kształt ten został wykorzystany do kontrolowania cyrkulacji wirów magnetycznych podczas zarodkowania10,11.
Wadą tej techniki jest skomplikowana procedura podnoszenia, ponieważ materiał cienkowarstwowy czasami osadza się na krawędzi rezystu, a następnie nie można go usunąć przez podnoszenie. Rozwiązaliśmy ten problem dzięki zastosowaniu podwójnej warstwy rezystancyjnej. Ogranicza to nieznacznie rozdzielczość (około 20 nm) procesu litograficznego, ale pozostaje wystarczające do celów obrazowania magnetycznego.
Technika litografii ujemnej rezystancji zapewnia wyższą rozdzielczość, ponieważ struktury o rozdzielczości do 7 nm mogą być zapisywane w rezystowale. Materiał jest następnie wytrawiany na mokro lub przez trawienie wiązką jonów. Problem z tym podejściem polega na tym, że opór jest trudny do usunięcia po wytrawieniu. Powszechnie stosowane usuwanie odporności na plazmę tlenową nie jest możliwe w przypadku cienkich struktur permalloy ponieważ bardzo łatwo się utleniają. Fakt ten, wraz z koniecznością zastosowania techniki cieniowania, sprzyja procesowi litografii pozytywowej, który był stosowany w całej pracy.
Próbki przygotowane metodami opisanymi w niniejszej pracy wykorzystano do obserwacji dynamiki wirów magnetycznych podczas przełączania cyrkulacji przez MTXM10,11 oraz do obserwacji różnych stanów zarodkowania17. Można to rozszerzyć na więcej rodzajów eksperymentów wymagających litograficznie przygotowanych struktur na membranach.

Magnetyzm nanostruktur był intensywnie badany w ciągu ostatnich dwóch dekad, podążając za trendami technologicznymi w kierunku miniaturyzacji. W miarę jak wymiary boczne struktur stają się coraz mniejsze, właściwości magnetyczne struktur ferromagnetycznych zaczynają być regulowane przez geometrię konstrukcji, a nie tylko właściwości materiału magnetycznego. Zachowanie różnych elementów magnetycznych, od materiałów sypkich po mikrostruktury, zostało szczegółowo przeanalizowane (np. przez Huberta i Schäfera)1. Jednym z najbardziej znanych przykładów nietrywialnego stanu podstawowego namagnesowania są wiry magnetyczne – zawijające struktury magnesowania występujące w cienkich dyskach i wielokątach magnetycznych o rozmiarach mikronów i submikronów. Namagnesowanie tutaj zwija się w płaszczyźnie wokół rdzenia wiru znajdującego się poza płaszczyzną2,3. Odwrócenie namagnesowania wirów magnetycznych było szeroko badane zarówno w reżimach static4,5,6, jak i dynamic7,8,9,10. Możliwe zastosowania wirów magnetycznych to np. wielobitowe komórki pamięci11, obwody logiczne12, urządzenia o częstotliwości radiowej13, lub emitery fal spinowych14.
Aby zobrazować wir magnetyczny, a zwłaszcza jego jądro, rozdzielczość przestrzenna techniki mikroskopowej powinna być jak najbardziej zbliżona do podstawowych magnetycznych skal długości (poniżej 10 nm). Transmisyjna mikroskopia elektronowa Lorentza15 (LTEM) i magnetyczna transmisyjna mikroskopia rentgenowska16 (MTXM) są idealnymi kandydatami do obrazowania wirów magnetycznych, ponieważ oferują wysoką rozdzielczość przestrzenną, a MTXM oferuje również wysoką rozdzielczość czasową do badań dynamiki magnetyzacji. Wadą tych technik jest skomplikowane przygotowanie próbki, która jest przedmiotem prezentowanej pracy.
Przedstawione tutaj procesy wyjaśniają wytwarzanie próbek używanych do obrazowania wirów magnetycznych przez TEM17 i MTXM10,11. Obie techniki mają charakter transmisyjny, w związku z czym konieczne jest wytwarzanie struktur na cienkich membranach. Membrany są zwykle wykonane z azotku krzemu, a ich grubość waha się od kilkudziesięciu nanometrów do kilkuset nanometrów. Każda z tych dwóch metod wymaga innej geometrii ramy nośnej. W przypadku MTXM ościeżnica ma wymiary 5 x 5mm2, a okno jest duże, 2 x 2mm2. W przypadku TEM geometria ramy to okrąg o średnicy 3 mm, którego rozmiar okna zależy od eksperymentu, zwykle 250 x 250 μm2. Membrany niosą ze sobą dodatkowe wyzwania związane z trudniejszym obchodzeniem się z próbkami z ryzykiem wybicia szyb podczas wszystkich procesów litograficznych.
Wytwarzanie próbek może odbywać się zarówno za pomocą technik litografii pozytywnej, jak i ujemnej18. W procesie litografii z dodatnim oporem wykorzystuje się dodatni opór; Struktura chemiczna rezystu zmienia się pod wpływem promieniowania, a odsłonięta część stanie się rozpuszczalna w wywoływaczu chemicznym. Odsłonięty obszar zostanie zmyty, podczas gdy nienaświetlony obszar pozostanie na podłożu. W przypadku procesu litografii z ujemnym rezystancją, napromieniowanie utwardza rezyslit, a odsłonięty obszar pozostanie na podłożu, podczas gdy nienaświetlony obszar zostanie zmyty w chemicznym wywoływaczu. Obie techniki mogą być stosowane do wytwarzania próbek, ale preferujemy litografię z dodatnim oporem, ponieważ wymaga ona mniejszej liczby etapów wytwarzania w porównaniu z techniką litografii z ujemnym oporem. Jest również łatwiejszy w obsłudze, szybszy i często zapewnia lepsze wyniki.

<table><tbody><tr><td>Membrana SiN - TEM</td><td>Silson</td><td>SiRN-TEM-200-0,25-500</td><td>Membrana TEM</td></tr><tr><td>Membrana SiN - MTXM</td> Adapter membranowy 3D <td>Silson</td><td>SiRN-5.0-200-3.0-200</td><td>MTXM</td></tr> do <tr><td>powlekania</td><td></td><td></td> spinowego <td>Model adaptera do druku 3D można pobrać pod adresem: https://www.thingiverse.com/thing:2808368</td></tr><tr><td>Odporność na wiązkę elektronów PMMA 950k</td><td>Allresist</td><td>AR-P 679.04</td><td>używany do próbki TEM</td></tr><tr><td>Twórca odporności na wiązkę elektronów</td><td>Allresist</td><td>AR 600-56</td><td>używany do próbki TEM</td></tr><tr><td>Oporność wiązki elektronów o wysokim kontraście</td><td>Allresist</td><td>AR-P 6200.13</td><td>używana do falowodu w próbce MTXM</td></tr><tr><td>Wywoływanie odporności na wiązkę elektronów o wysokim kontraście</td><td>Allresist</td><td>AR-600-546</td><td>używane do falowodu w próbce MTXM</td></tr><tr><td>Tetrakis(dimetyloamido)tytan(IV)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>669008 Aldrich&nbsp;</td><td>używany do osadzania cienkich warstw TiO2 przez ALD&nbsp;</td></tr><tr><td>Rezystancja wiązki elektronów do litografii nanometrowej</td><td>Allresist</td><td>AR-P 617.02</td><td>stosowana jako dolna warstwa rezystu dwuwarstwowego dla łatwiejszej procedury podnoszenia</td></tr><tr><td>Odporność na wiązkę elektronów PMMA 950k</td><td>Allresist</td><td>AR-P 679.04</td><td>stosowana jako górna warstwa rezystu dwuwarstwowego dla łatwiejszej procedury podnoszenia</td></tr><tr><td>Twórca rezystancji wiązki elektronów</td><td>Allresist</td><td>AR 600-56</td><td>używany do opracowywania dysków na falowodzie</td></tr><tr><td>Granulki Permalloy</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMPERMQXQ-D</td><td>używane do osadzania warstw magnetycznych</td></tr><tr><td>Granulki tytanu</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMTI45QXQD</td><td>używane jako warstwa adhezyjna do złotego falowodu</td></tr><tr><td>Złote granulki</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMAUXX40G</td><td>używane do osadzania falowodu</td></tr></tbody></table>

wytwarzanie nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych z wykorzystaniem technik mikroskopii transmisyjnej

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Mikroskopia magnetyczna elektronowa i rentgenowska pozwala na obrazowanie magnetyczne o wysokiej rozdzielczości do kilkudziesięciu nanometrów. Próbki muszą być jednak przygotowywane na przezroczystych membranach, które są bardzo delikatne i trudne do manipulowania. Przedstawiamy procesy wytwarzania próbek z mikro- i nanostrukturami magnetycznymi o konfiguracjach spinowych tworzących wiry magnetyczne odpowiednie do badań transmisyjnej mikroskopii elektronowej Lorentza i magnetycznej transmisyjnej mikroskopii rentgenowskiej. Próbki są przygotowywane na membranach z azotku krzemu, a produkcja składa się z powłoki spinowej, litografii UV i wiązki elektronów, chemicznego rozwoju rezystu i odparowania materiału magnetycznego, po którym następuje proces liftingu, tworząc końcowe struktury magnetyczne. Próbki do transmisyjnej mikroskopii elektronowej Lorentza składają się z nanodysków magnetycznych przygotowanych w jednym kroku litograficznym. Próbki do magnetycznej mikroskopii transmisyjnej promieniowania rentgenowskiego są używane do eksperymentów dynamicznych magnetyzacji z rozdzielczą rozdzielczością, a nanodyski magnetyczne są umieszczane na falowodzie, który służy do generowania powtarzalnych impulsów pola magnetycznego poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez falowód. Falowód jest tworzony w dodatkowym kroku litografii.

Rysunek 1 pokazuje fotografie ram i membran SiN używanych do mikroskopii MTXM i LTEM. Rysunek 2 pokazuje projekt wydrukowanych w 3D adapterów do utrzymywania membrany TEM poza osią podczas procesu powlekania wirowego. Rysunek 3 pokazuje różne etapy przygotowania próbki LTEM (po opracowaniu rezystu i po procedurze startu) oraz końcowy obraz obserwowany przez LTEM. Rysunek 4 pokazuje schematy etapów przygotowań do produkcji dysków i falowodu na membranie SiN dla eksperymentów MTXM z rozdzielczością czasową. Rysunek 5 pokazuje końcową próbkę MTXM zawierającą dyski umieszczone na falowodzie.

Przedstawiono protokół wytwarzania magnetycznych mikro- i nanostruktur o konfiguracjach spinowych tworzących wiry magnetyczne odpowiednie do badań transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i magnetycznej transmisyjnej mikroskopii rentgenowskiej (MTXM).

Wytwarzanie nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych z wykorzystaniem technik mikroskopii transmisyjnej

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące wytwarzania mikro i nanostruktur do obserwacji za pomocą transmisyjnych mikroskopów elektronowych i rentgenowskich. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona wytwarzanie próbek na cienkich nanometrach membranach z azotku krzemu, co jest wymogiem obserwacji za pomocą mikroskopów transmisyjnych. Procedurę zademonstrują Meena Dhankhar i Marek Vanatka, doktoranci z mojego laboratorium.Na początek umieść 30-nanometrowe krzemowe membrany nitrade na gorącej płycie w temperaturze 180 stopni Celsjusza i piecz je przez 15 minut, aby usunąć wilgoć. Umieść adapter na powlekarce wirowej, a następnie umieść membrany w adapterze. Powłoka wirowa 950k pmma o odporności na 3,000 obr./min przez jedną minutę, aby uzyskać grubość warstwy około 200 nanometrów.Następnie upiecz próbki na płycie grzejnej w temperaturze 180 stopni Celsjusza przez trzy minuty, aby utwardzić warstwę pmma. Aby przeprowadzić litografię wiązką elektronów, narysuj żądany wzór dysków w graficznym systemie bazy danych lub formacie GDS i prześlij go do systemu litografii wiązką elektronów. Załaduj próbki do systemu zapisu wiązki elektronicznej.Następnie ustaw scenę i belkę. Wystaw obszar dysku na działanie dawki elektronów 260 mikrokulombów na centymetr kwadratowy przy energii wiązki 20 kiloelektronowoltów. Po ekspozycji zanurzyć próbki w wywoływaczu ketonu metylowo-izobutylowego na dwie minuty.Następnie przenieś próbki do alkoholu izopropylowego na 30 sekund, aby zatrzymać rozwój. Użyj wody dejonizowanej do mycia każdej próbki przez 30 sekund. Następnie, trzymając każdą próbkę pęsetą, użyj azotu, aby ją wysuszyć.Następnie, za pomocą mikroskopu optycznego, zacznij od małego powiększenia, aby sprawdzić rozwój próbek, a następnie przełącz się na duże powiększenie. Aby przeprowadzić odparowanie wiązką elektronów, użyj kaptonu, aby ostrożnie przykleić membrany do uchwytu. I przenieść próbki do komory osadzania parownika z wiązką elektroniczną za pomocą blokady obciążenia.Użyj systemu parowania wiązką elektronów przy napięciu przyspieszenia ośmiu kilowoltów i prądzie wiązki około 120 miliamperów, aby zdeponować cienką warstwę permalloy o grubości od 20 do 100 nanometrów i szybkości osadzania około jednego angstrema na sekundę. Aby usunąć nadmiar metalu, umieść membrany w zlewce z acetonem na godzinę. Następnie, używając pęsety do ich przytrzymania, użyj acetonu, aby spryskać membrany, aż nadmiar metalu zostanie usunięty.Jeśli nadmiar metalu pozostanie na próbce, umieść membranę z powrotem w acetonie w celu ponownego namoczenia, a następnie ponownie spryskaj acetonem. Aby zobrazować próbkę, zamontuj ją w uchwycie próbki TEM i włóż do mikroskopu. Korzystając ze standardowych procedur mikroskopu, skoryguj wysokość próbki i ustaw mikroskop w trybie Lorentza przy żądanym napięciu przyspieszającym.Na przykład w tym przypadku 300 kilowoltów. Wprowadź sygnał magnetyczny, rozogniskowując soczewkę Lorentza. Następnie przechyl próbkę, aby wprowadzić składnik w zwykłym polu.Na przykład odpowiedni kąt to 30 stopni. Zastosuj pole magnetyczne, wzbudzając soczewkę obiektywu, która jest zwykle wyłączona w trybie Lorentza. Na koniec nasyc próbkę, stopniowo zmniejszaj pole magnetyczne poprzez odbudzenie soczewki obiektywu i uchwyć obrazy w aparacie.Na zdjęciu widoczne są ramy i membrany z nistruku krzemowego używane w mikroskopach MTXM i LTEM. Rama MTXM to kwadrat o wymiarach pięć na pięć milimetrów i grubości okienka 200 nanometrów. Ramka TEM pasuje do okręgu o średnicy trzech milimetrów i grubości okna 30 nanometrów.Ten panel zawiera okno membrany krzemowej z membraną nitrade z układami dysków w rezyście po ekspozycji na wiązkę elektronów i rozwoju oporu. Ostateczny układ dysków magnetycznych zobrazowanych przez SEM jest pokazany tutaj. Zdjęcie LTEM ilustruje stany zarodkowania wirów magnetycznych w układzie magnetycznych nanodysków.Wreszcie, ten obraz SEM przedstawia ostateczną strukturę permalloyowanych dysków o grubości 30 nanometrów i szerokości dwóch mikronów na złotym falowodzie ze znakami wyrównania. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu jednego dnia. Podejmując tę procedurę, należy pamiętać o użyciu odpowiednich parametrów naświetlania wzoru wiązką elektronów.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak krok po kroku wytwarzać i charakteryzować konstrukcje przy użyciu przedstawionej metody. Nie zapominaj, że praca z chemikaliami jest niebezpieczna, a podczas wykonywania zabiegu należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak noszenie rękawic i okularów ochronnych podczas manipulowania materiałem w dygestorium.

fabrication-magnetic-nanostructures-on-silicon-nitride-membranes-for

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisano metodę trwałego łączenia dwóch płytek krzemowych w celu uzyskania jednolitej obudowy. Obejmuje to przygotowanie płytek, czyszczenie, klejenie RT i procesy wyżarzania. Powstałe połączone płytki (komórki) mają jednorodność obudowy ~1%1,2. Uzyskana geometria pozwala na pomiary zamkniętych cieczy i gazów.

Wytwarzanie jednolitych wnęk w nanoskali za pomocą bezpośredniego łączenia płytek krzemowych

Przedstawiamy protokół łączący metrologię atomową Skaningowego Mikroskopu Tunelowego do modelowania powierzchni z selektywnym osadzaniem warstw atomowych i reaktywnym trawieniem jonowym. Korzystając z solidnego procesu obejmującego liczne ekspozycje atmosferyczne i transport, wytwarzane są nanostruktury 3D z metrologią atomową.

Wytwarzanie nanostruktur identyfikowalnych atomowo

Opisujemy metodologię mechanicznego złuszczania i osadzania płatków nowych materiałów o wymiarach mikronowych na podłożu, wytwarzania eksperymentalnych struktur urządzeń do eksperymentów transportowych oraz pomiaru magnetotransportu w suchym helu w zamkniętym cyklu w temperaturach do 0,300 K i polach magnetycznych do 12 T.

Zaawansowane metody eksperymentalne do niskotemperaturowych pomiarów magnetotransportu nowych materiałów

Prezentujemy protokół manipulowania pojedynczymi wirami w cienkich warstwach nadprzewodzących, wykorzystując lokalny kontakt mechaniczny. Metoda nie obejmuje zastosowania prądu, pola magnetycznego ani dodatkowych etapów wytwarzania.

Skanujące badanie SQUID manipulacji wirami przez kontakt lokalny

W tej pracy opisujemy protokół wytwarzania nanodrutów żelaza, w tym tworzenie porowatej membrany z tlenku glinu, która jest używana jako szablon, elektroosadzanie do szablonów za pomocą roztworu elektrolitu i uwalnianie nanodrutów do roztworu.

Wytwarzanie nanodrutów żelaza za pomocą nanoporowatego anodowanego aluminium i jego charakterystyka

Prezentowany tutaj jest protokół do analizy zmian nanostrukturalnych podczas polaryzacji in situ z transmisyjną mikroskopią elektronową (TEM) dla ułożonej struktury metal-izolator-metal. Ma on znaczące zastosowania w rezystancyjnych poprzeczkach przełączających dla nowej generacji programowalnych obwodów logicznych i sprzętu neuronaśladującego, aby ujawnić ich podstawowe mechanizmy działania i praktyczne zastosowanie.

Transmisyjna mikroskopia elektronowa in situ z polaryzacją i wytwarzaniem asymetrycznych poprzeczek w oparciu o mieszane fazy a-VO x

Ta praca przedstawia oddolne podejście do inżynierii lokalnych sił magnetycznych do kontroli organizacji neuronów. Komórki podobne do neuronów załadowane nanocząstkami magnetycznymi (MNP) są powlekane na wierzchu i kontrolowane przez platformę o mikrowzorze z prostopadłym namagnesowaniem. Opisano również charakterystykę magnetyczną, wychwyt komórkowy MNP, żywotność komórek i analizę statystyczną.

Wytwarzanie platform magnetycznych do organizacji połączonych neuronów w skali mikronowej

Nowo opracowany mikro-wzorzysty chip z okienkami z tlenku grafenu jest wytwarzany przy użyciu technik systemów mikroelektromechanicznych, umożliwiając wydajne i wysokoprzepustowe obrazowanie kriogenicznej mikroskopii elektronowej różnych biomolekuł i nanomateriałów.

Wytwarzanie mikrowzorzystego chipa o kontrolowanej grubości do wysokoprzepustowej kriogenicznej mikroskopii elektronowej

Mikroskopia siły magnetycznej (MFM) wykorzystuje pionowo namagnesowaną sondę mikroskopową sił atomowych do pomiaru topografii próbki i lokalnego natężenia pola magnetycznego z rozdzielczością nanoskali. Optymalizacja rozdzielczości przestrzennej i czułości MFM wymaga zrównoważenia zmniejszającej się wysokości podnoszenia ze zwiększającą się amplitudą napędu (oscylacji) i korzyści płynących z pracy w komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej.

Optymalizacja rozdzielczości i czułości mikroskopii sił magnetycznych w celu wizualizacji domen magnetycznych w nanoskali

W tym artykule prześledzono cykl życia rezonatora membranowego z azotku krzemu, od projektu, przez produkcję, aż po charakterystykę.

Wytwarzanie i charakterystyka rezonatorów membranowych z azotku krzemu o wysokiej zawartości Q

Poznaj metodę wytwarzania nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych przy użyciu mikroskopii transmisyjnej. Technika ta umożliwia charakteryzację właściwości magnetycznych materiałów.

Wytwarzanie nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych z wykorzystaniem technik mikroskopii transmisyjnej (Wideo) | JoVE Journal

Wytwarzanie nanostruktur magnetycznych na membranach z azotku krzemu do badań wirów magnetycznych z wykorzystaniem technik mikroskopii transmisyjnej

Przeglądaj więcej filmów