Name: Wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w Fe1+YTe za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 6 s
Description: Poznaj metodę wizualizacji domen antyferromagnetycznych w Fe1+yTe przy użyciu jednoosiowego odkształcenia i spolaryzowanego spinowo skaningowego mikroskopu tunelowego. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę nad właściwościami nadprzewodników.

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

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.

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
<ol>
	<li>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 masce.</li>
	<li>Piecz je w piekarniku przez 15–20 minut, aby pozbyć się resztek wody i odgazować.</li>
	<li>Za pomocą ostrej żyletki, obserwując pod mikroskopem optycznym, przyciąć próbkę Fe1+YTe na wymiar, a mianowicie 1 mm x 2 mm x 0,1 mm.</li>
	<li>Złóż części razem, jak pokazano na Rysunek 1C, pierwszy panel. Otwór wewnątrz U wynosi 1 mm i może być regulowany w mniejszym lub większym stopniu za pomocą pary mikrometrycznych umieszczonych po bokach urządzenia.</li>
</ol>
2. Zastosowanie szczepu
<ol>
	<li>W dwóch oddzielnych naczyniach wymieszaj srebrną żywicę epoksydową (H20E) i nieprzewodzącą żywicę epoksydową (H74F) zgodnie z instrukcjami zawartymi w karcie katalogowej żywicy epoksydowej.</li>
	<li>Na urządzeniu w kształcie litery U nałożyć cienką warstwę srebrnej żywicy epoksydowej (H20E) w celu wytworzenia kontaktu elektrycznego i zamontować próbkę (o wymiarach 1 mm x 2 mm x ~0,1 mm) tak, aby jej długa oś była zorientowana wzdłuż osi b próbki Fe1 + yTe, na górze urządzenia, w poprzek szczeliny 1 mm, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 1C. W piecu konwekcyjnym piecz urządzenie przez 15 minut w temperaturze 120 °C.</li>
	<li>Przykryj obie strony próbki nieprzewodzącą żywicą epoksydową, tak aby próbka była mocno podparta na urządzeniu. Piecz przez 20 minut w temperaturze 100 °C.
	<ol>
		<li>Za pomocą mikroskopu optycznego zbadaj położenie próbki pod wszystkimi kątami, aby sprawdzić, czy boki próbki są równoległe do szczeliny.</li>
		<li>Opcjonalnie umieść próbki w szczelinie i wzmocnij żywicą epoksydową H20E i H74F (<silna klasa = "xfig" > Rysunek 1C).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pod mikroskopem optycznym zastosuj odkształcenie ściskające, obracając mikrometryczną, obserwując powierzchnię próbki. 
	UWAGA: Tutaj zastosowaliśmy szczep 50°, ale można go modyfikować w zależności od ilości odkształcenia, które ma być zastosowane do próbki. Ciśnienie jest przenoszone na próbkę za pomocą szeregu tarcz sprężynowych Belleville. Po przyłożeniu nacisku nie powinno być żadnych pęknięć ani wygięć próbki.</li>
	<li>Przykręć urządzenie do płyty podstawy, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1B.
	<ol>
		<li>Nałóż cienką warstwę srebrnej żywicy epoksydowej (H20E) z płytki podstawy na urządzenie w kształcie litery U, aby utworzyć kontakt elektryczny między próbką a płytką. Piecz przez 15 minut w temperaturze 120 °C. Zmierz kontakt elektryczny za pomocą multimetru.</li>
		<li>Używając cienkiej warstwy nieprzewodzącej żywicy epoksydowej H74F, przyklej aluminiowy słupek (tego samego rozmiaru co próbka) do naprężonej próbki, prostopadle do płaszczyzny cięcia a-b. Piecz zmontowane urządzenie przez 20 minut, aż żywica epoksydowa się utwardzi.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Przeniesienie urządzenia do głowicy skaningowego mikroskopu tunelowego
<ol>
	<li>Przenieść urządzenie do barwienia wraz z próbką i słupkiem przez rampę załadunkową skaningowego mikroskopu tunelowego o zmiennej temperaturze, ultrawysokiej próżni, do komory analitycznej (patrz <silna klasa = "xfig" >Rysunek 2A).</li>
	<li>Za pomocą manipulatora ramienia strącić aluminiowy słupek w ultrawysokiej próżni w temperaturze pokojowej, aby odsłonić świeżo rozłupaną powierzchnię.</li>
	<li>Natychmiast przenieś urządzenie (z odcedzoną próbką) in situ z innym zestawem manipulatorów do komory skaningowego mikroskopu tunelowego i do głowicy mikroskopu (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 2B), która została schłodzona do 9 K. Przeprowadzić wszystkie eksperymenty w temperaturze 9 K.</li>
	<li>Poczekaj, aż próbka ostygnie przez noc przed wykonaniem kolejnych kroków.</li>
</ol>
4. Przeprowadzanie eksperymentów STM
<ol>
	<li>Przygotuj końcówki Pt-Ir przed każdym eksperymentem poprzez emisję pola na powierzchni Cu (111), która została poddana kilku rundom napylania i wyżarzania.</li>
	<li>Korzystając z napięcia przyłożonego do materiałów piezoelektrycznych w mikroskopie przez zewnętrzny sterownik, przesuń stolik na próbkę, aby wyrównał się z końcówką, a następnie zbliż się do próbki.</li>
	<li>Gdy końcówka znajdzie się w odległości kilku A od próbki, a prąd tunelowy zostanie zarejestrowany na oscyloskopie, weź topografy przy różnych odchyleniach wartości zadanej i prądach wartości zadanej. 
	UWAGA: Skaningowy mikroskop tunelowy jest sterowany za pomocą sterownika i oprogramowania dostarczonego przez producenta. Informacje na temat obsługi mikroskopu można znaleźć w instrukcji obsługi/samouczkach (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/).</li>
</ol>

<ol><li>Paglione, J., Greene, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-temperature+superconductivity+in+iron-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">High-temperature superconductivity in iron-based materials.</a> Nature Physics. 6 (9), 645(2010).</li>
<li>Keimer, B., Kivelson, S. A., Norman, M. R., Uchida, S., Zaanen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+quantum+matter+to+high-temperature+superconductivity+in+copper+oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">From quantum matter to high-temperature superconductivity in copper oxides.</a> Nature. 518, 179-186 (2015).</li>
<li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics%3A+The+opening+to+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Physics: The opening to complexity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (15), 6653-6654 (1995).</li>
<li>Dagotto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complexity+in+strongly+correlated+electronic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Complexity in strongly correlated electronic systems.</a> Science. 309, 257-262 (2005).</li>
<li>Davis, J. S., Lee, D. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concepts+relating+magnetic+interactions%2C+intertwined+electronic+orders%2C+and+strongly+correlated+superconductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Concepts relating magnetic interactions, intertwined electronic orders, and strongly correlated superconductivity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (44), 17623-17630 (2013).</li>
<li>Fernandes, R., Chubukov, A., Schmalian, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+drives+nematic+order+in+iron-based+superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">What drives nematic order in iron-based superconductors.</a> Nature Physics. 10 (2), 97(2014).</li>
<li>Fradkin, E., Kivelson, S. A., Tranquada, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloquium%3A+Theory+of+intertwined+orders+in+high+temperature+superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Colloquium: Theory of intertwined orders in high temperature superconductors.</a> Reviews of Modern Physics. 87 (2), 457(2015).</li>
<li>Stillwell, E., Skove, M., Davis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+%E2%80%9CWhisker%E2%80%9D+Straining+Devices+Suitable+for+Low+Temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Two “Whisker” Straining Devices Suitable for Low Temperatures.</a> Review of Scientific Instruments. 39 (2), 155-157 (1968).</li>
<li>Shayegan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature%2C+in+situ+tunable%2C+uniaxial+stress+measurements+in+semiconductors+using+a+piezoelectric+actuator%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator.</a> Applied Physics Letters. 83 (25), 5235-5237 (2003).</li>
<li>Chu, J. -H., Kuo, H. -H., Analytis, J. G., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Divergent+nematic+susceptibility+in+an+iron+arsenide+superconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Divergent nematic susceptibility in an iron arsenide superconductor.</a> Science. 337 (6095), 710-712 (2012).</li>
<li>Song, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniaxial+pressure+effect+on+structural+and+magnetic+phase+transitions+in+NaFeAs+and+its+comparison+with+as-grown+and+annealed+BaFe2As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Uniaxial pressure effect on structural and magnetic phase transitions in NaFeAs and its comparison with as-grown and annealed BaFe2As2.</a> Physical Review B. 87 (18), 184511(2013).</li>
<li>Allan, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+impurity+states%2C+quasiparticle+scattering+and+nematic+transport+in+underdoped+Ca%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Anisotropic impurity states, quasiparticle scattering and nematic transport in underdoped Ca(Fe1−xCox)2As2.</a> Nature Physics. 9 (4), 220-224 (2013).</li>
<li>Hicks, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+increase+of+Tc+of+Sr2RuO4+under+both+tensile+and+compressive+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Strong increase of Tc of Sr2RuO4 under both tensile and compressive strain.</a> Science. 344 (6181), 283-285 (2014).</li>
<li>Hicks, C. W., Barber, M. E., Edkins, S. D., Brodsky, D. O., Mackenzie, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric-based+apparatus+for+strain+tuning%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric-based apparatus for strain tuning.</a> Review of Scientific Instruments. 85 (6), 065003(2014).</li>
<li>Gannon, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+device+for+the+application+of+uniaxial+strain+to+single+crystal+samples+for+use+in+synchrotron+radiation+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A device for the application of uniaxial strain to single crystal samples for use in synchrotron radiation experiments.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (10), 103904(2015).</li>
<li>Kretzschmar, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+spin+fluctuations+and+the+origin+of+nematic+order+in+Ba%28Fe1%E2%88%92xCox%292As+2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1−xCox)2As 2.</a> Nature Physics. 12 (6), 560(2016).</li>
<li>Steppke, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+peak+in+T+c+of+Sr2RuO4+under+uniaxial+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Strong peak in T c of Sr2RuO4 under uniaxial pressure.</a> Science. 355 (6321), 133(2017).</li>
<li>Yim, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discovery+of+a+strain-stabilised+smectic+electronic+order+in+LiFeAs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Discovery of a strain-stabilised smectic electronic order in LiFeAs.</a> Nature Communications. 9 (1), 2602(2018).</li>
<li>Gao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic-scale+strain+manipulation+of+a+charge+density+wave%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Atomic-scale strain manipulation of a charge density wave.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (27), 6986-6990 (2018).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+in-plane+resistivity+anisotropy+in+a+detwinned+FeTe+single+crystal%3A+Evidence+for+a+Hund%27s+metal%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Distinct in-plane resistivity anisotropy in a detwinned FeTe single crystal: Evidence for a Hund's metal.</a> Physical Review B. 88 (11), 115130(2013).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetry+breaking+via+orbital-dependent+reconstruction+of+electronic+structure+in+detwinned+NaFeAs%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Symmetry breaking via orbital-dependent reconstruction of electronic structure in detwinned NaFeAs.</a> Physical Review B. 85 (8), 085121(2012).</li>
<li>Watson, M. D., Haghighirad, A. A., Rhodes, L. C., Hoesch, M., Kim, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+anisotropies+revealed+by+detwinned+angle-resolved+photo-emission+spectroscopy+measurements+of+FeSe%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Electronic anisotropies revealed by detwinned angle-resolved photo-emission spectroscopy measurements of FeSe.</a> New Journal of Physics. 19 (10), 103021(2017).</li>
<li>Iida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+T+c+dependence+for+strained+epitaxial+Ba%28Fe1-xCox%292As2+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Strong T c dependence for strained epitaxial Ba(Fe1-xCox)2As2 thin films.</a> Applied Physics Letters. 95 (19), 192501(2009).</li>
<li>Stern, A., Dzero, M., Galitski, V., Fisk, Z., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-dominated+conduction+up+to+240+K+in+the+Kondo+insulator+SmB+6+under+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Surface-dominated conduction up to 240 K in the Kondo insulator SmB 6 under strain.</a> Nature Materials. 16 (7), 708-711 (2017).</li>
<li>Iida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hall-plot+of+the+phase+diagram+for+Ba%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Hall-plot of the phase diagram for Ba(Fe1−xCox)2As2.</a> Scientific Reports. 6, 28390(2016).</li>
<li>Hänke, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reorientation+of+the+diagonal+double-stripe+spin+structure+at+Fe1%2ByTe+bulk+and+thin-film+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Reorientation of the diagonal double-stripe spin structure at Fe1+yTe bulk and thin-film surfaces.</a> Nature Communications. 8, 13939(2017).</li>
<li>Takeshita, N., Sasagawa, T., Sugioka, T., Tokura, Y., Takagi, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gigantic+anisotropic+uniaxial+pressure+effect+on+superconductivity+within+the+CuO2+plane+of+La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4%3A+Strain+control+of+stripe+criticality%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Physical+Society+of+Japan%22%5BJournal%5D)">Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4: Strain control of stripe criticality.</a> Journal of the Physical Society of Japan. 73 (5), 1123-1126 (2004).</li>
<li>Kuo, H. -H., Shapiro, M. C., Riggs, S. C., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+elastoresistivity+coefficients+of+the+underdoped+iron+arsenide+Ba%28Fe0.975Co0.025%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Measurement of the elastoresistivity coefficients of the underdoped iron arsenide Ba(Fe0.975Co0.025)2As2.</a> Physical Review B. 88 (8), 085113(2013).</li>
<li>He, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dichotomy+between+in-plane+magnetic+susceptibility+and+resistivity+anisotropies+in+extremely+strained+BaFe2As2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Dichotomy between in-plane magnetic susceptibility and resistivity anisotropies in extremely strained BaFe2As2.</a> Nature Communications. 8 (1), 504(2017).</li>
<li>Engelmann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+induced+superconductivity+in+the+parent+compound+BaFe2As2%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Strain induced superconductivity in the parent compound BaFe2As2.</a> Nature Communications. 4 (2877), 2877(2013).</li>
<li>Berger, A. D. N., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Temperature+Driven+Topological+Switch+in+1T%E2%80%99-MoTe2+and+Strain+Induced+Nematicity+in+NaFeAs%22">Temperature Driven Topological Switch in 1T’-MoTe2 and Strain Induced Nematicity in NaFeAs</a>. , Columbia University. Doctoral dissertation (2018).</li>
<li>Böhmer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+biaxial+strain+on+the+phase+transitions+of+Ca%28Fe1%E2%88%92xCox%292As2%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Effect of biaxial strain on the phase transitions of Ca(Fe1−xCox)2As2.</a> Physical Review Letters. 118 (10), 107002(2017).</li>
<li>Bao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+%28%CE%B4+%CF%80%2C+%CE%B4+%CF%80%29-type+antiferromagnetic+order+in+%CE%B1-Fe%28Te%2CSe%29+superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Tunable (δ π, δ π)-type antiferromagnetic order in α-Fe(Te,Se) superconductors.</a> Physical Review Letters. 102 (24), 247001(2009).</li>
<li>Koz, C., Rößler, S., Tsirlin, A. A., Wirth, S., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature+phase+diagram+of+Fe1%2ByTe+studied+using+x-ray+diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Low-temperature phase diagram of Fe1+yTe studied using x-ray diffraction.</a> Physical Review B. 88 (9), 094509(2013).</li>
<li>Enayat, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-space+imaging+of+the+atomic-scale+magnetic+structure+of+Fe1%2ByTe%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Real-space imaging of the atomic-scale magnetic structure of Fe1+yTe.</a> Science. 345 (6197), 653-656 (2014).</li>
<li>Singh, U. R., Aluru, R., Liu, Y., Lin, C., Wahl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+magnetic+tips+for+spin-polarized+scanning+tunneling+microscopy+on+Fe1%2ByTe%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Preparation of magnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy on Fe1+yTe.</a> Physical Review B. 91 (16), 161111(2015).</li>
<li>Chandra, S., Islam, A. K. M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+electronic+properties+of+PbO-type+FeSe1-xTex+%28x%3D+0-1.0%29%3A+A+first-principles+study%5BTitle%5D)+AND+%22ArXiv+preprint%22%5BJournal%5D)">Elastic and electronic properties of PbO-type FeSe1-xTex (x= 0-1.0): A first-principles study.</a> ArXiv preprint. , arXiv:1008.1448 (2010).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

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 symetrii jest kluczowym celem w kierunku zrozumienia i kontrolowania nadprzewodnictwa.
Kontrolowany szczep, zarówno jednoosiowy, jak i dwuosiowy, jest dobrze znaną techniką dostrajania zbiorowych stanów elektronowych w układach materii skondensowanej8,9,10,11,12,13,14,15, 16,17,18,19,20,21,22. To czyste strojenie, bez wprowadzania zaburzeń przez domieszkowanie chemiczne, jest powszechnie stosowane w różnego rodzaju eksperymentach w celu dostrojenia masowych właściwości elektronicznych23,24,25,26. Na przykład, jednoosiowe ciśnienie okazało się mieć ogromny wpływ na nadprzewodnictwo w Sr2RuO413 i cuprates27 oraz na strukturalne, magnetyczne i nematyczne przejścia fazowe nadprzewodników na bazie żelaza10,14,28,29 i zostało niedawno zademonstrowane w dostrajaniu stanów topologicznych SmB624. Jednak zastosowanie odkształceń w technikach wrażliwych na powierzchnię, takich jak STM i spektroskopia fotoemisyjna o rozdzielczości kątowej (ARPES), zostało ograniczone do cienkich warstw hodowanych in situ na niedopasowanych podłożach26,30. Głównym wyzwaniem związanym z zastosowaniem odkształcenia do monokryształów w eksperymentach wrażliwych na powierzchnię jest konieczność rozszczepienia odkształconych próbek w ultrawysokiej próżni (UHV). W ciągu ostatnich kilku lat alternatywnym kierunkiem było epoksydowanie cienkiej próbki na stosach piezoelektrycznych9,10,18,31 lub na płytach o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej19,32. Jednak w obu przypadkach wielkość zastosowanego szczepu jest dość ograniczona.
Tutaj demonstrujemy użycie nowatorskiego mechanicznego urządzenia do jednoosiowego odkształcenia, które pozwala badaczom odcedzić próbkę (odkształcenie ściskające) bez ograniczeń i jednocześnie wizualizować jej strukturę powierzchni za pomocą STM (zobacz <silna klasa="xfig">Rysunek 1). Jako przykład używamy monokryształów Fe1 + yTe, gdzie y = 0,10, związek macierzysty nadprzewodników chalkogenku żelaza (y to nadmierne stężenie żelaza). Poniżej TN = ~60 K, Fe1 + yTe przechodzi z wysokotemperaturowego stanu paramagnetycznego w niskotemperaturowy stan antyferromagnetyczny z dwuliniowym porządkiem magnetycznym paskowym26,33,34 (patrz rysunek 3A,B). Przejściu magnetycznemu towarzyszy ponadto strukturalne przejście od tetragonalnego do jednoskośnego26,35. Kolejność AFM w płaszczyźnie tworzy rozwojone domeny ze strukturą spinową skierowaną wzdłuż długiego kierunku b struktury rombowej34. Wizualizując porządek AFM za pomocą STM spolaryzowanego spinowo, badamy dwukierunkową strukturę domeny w nieodkształconych próbkach Fe1 + yTe i obserwujemy ich przejście do jednej dużej domeny pod wpływem przyłożonego odkształcenia (patrz schemat na rysunku 3C-E). Eksperymenty te pokazują udane strojenie powierzchni monokryształów za pomocą prezentowanego tutaj urządzenia do odkształcania jednoosiowego, rozszczepienie próbki i jednoczesne obrazowanie jej struktury powierzchni za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego. Rysunek 1 pokazuje schematyczne rysunki i zdjęcia mechanicznego urządzenia do naprężania.

<table><tbody><tr><td>Tarcze sprężynowe Belleville</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fe(1.1)Te</td><td></td><td></td><td>Pojedynczy kryształ</td></tr><tr><td>H20E</td><td>Technologia</td><td></td><td></td>epoksydowa</tr><tr><td>H74F</td><td>Technologia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>epoksydowa mikrometryczne</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blachy ze stali nierdzewnej (416)</td><td>McMaster Carr</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w fe1+yte za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

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.

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 ...

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.

Wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w Fe1+YTe za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental ...

Protokół ten jest istotny, ponieważ jest wizualizacją integracji urządzenia jednoosiowego z skaningową mikroskopią tunelową. Polega ona zarówno na zastosowaniu odkształcenia, jak i na wizualizacji manipulacji domenami strukturalnymi w SDM. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala na zwiększone obciążenie, ponieważ jest to urządzenie mechaniczne.Jego efekty powierzchniowe można zobrazować za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej. W nadprzewodnikach wysokotemperaturowych poprzez celowe dostrajanie i manipulowanie stanami złamanej symetrii, można kontrolować i rozumieć nadprzewodnictwo. Proces ten można zastosować do dowolnego materiału, pod warunkiem, że jest to pojedynczy kryształ i jest kompatybilny z SDM.Istnieje wiele testów urządzeń, aby określić reakcję konfiguracji na różne warunki, w tym na to, jak duże obciążenie można osiągnąć. To bardzo trudny eksperyment, w którym kluczem jest cierpliwość i absolutne zrozumienie tego, co robisz. Wizualna demonstracja tego procesu ma kluczowe znaczenie, ponieważ daje wgląd w proces wytwarzania i użytkowania opisywanego urządzenia z SDM, który jest złożonym procesem.Aby rozpocząć, zdemontuj urządzenie w kształcie litery U i umieść je w acetonie. Wyczyść urządzenie, mikrometryczne, tarcze sprężynowe Belleville i płytę podstawy, poddając je sonikacji przez 20 minut. Następnie przenieś je do izopropanolu i poddaj sonikacji przez dodatkowe 20 minut.Po oczyszczeniu piecz elementy urządzenia w piekarniku przez 15 do 20 minut, aby pozbyć się resztek wody i odgazować. Następnie za pomocą ostrej żyletki przytnij próbkę telluru żelaza na jeden milimetr na dwa milimetry na 0,1 milimetra. Na koniec zmontuj części razem.Otwór wewnątrz u ma jeden milimetr i może być regulowany w mniejszym lub większym stopniu za pomocą pary mikrometrycznych umieszczonych po bokach urządzenia. W dwóch oddzielnych naczyniach wymieszaj srebrną żywicę epoksydową i nieprzewodzącą żywicę epoksydową zgodnie z instrukcjami zawartymi w kartach katalogowych żywicy epoksydowej. Następnie nałóż cienką warstwę srebrnej żywicy epoksydowej, aby utworzyć kontakt elektryczny i zamontuj próbkę w poprzek milimetrowej szczeliny, tak aby jej długa oś była zorientowana wzdłuż osi b próbki żelaza tellurowego.Umieść uchwyt na próbkę i próbkę w piecu konwekcyjnym i piecz je przez 15 minut, aby ponownie utwardzić żywicę epoksydową. Gdy próbka ostygnie, przykryj jej dwie strony nieprzewodzącą żywicą epoksydową, tak aby próbka była mocno podparta na urządzeniu. Następnie włóż go z powrotem do piekarnika, aby utwardzić żywicę epoksydową.Za pomocą mikroskopu optycznego zbadaj położenie próbki pod wszystkimi kątami, aby sprawdzić, czy boki próbki są wyrównane równolegle ze szczeliną. Gdy wszystko jest już przygotowane, zacznij stosować odkształcenie ściskające, obracając mikrometryczną o 50 stopni, obserwując powierzchnię próbki. Po przyłożeniu nacisku nie powinno być żadnych pęknięć ani wygięć próbki.Następnie przykręć urządzenie do płyty podstawy. Po zabezpieczeniu nałóż cienką warstwę srebrnej żywicy epoksydowej z płyty podstawy na urządzenie w kształcie litery U, aby utworzyć kontakt elektryczny między próbką a płytką. Umieść próbkę w piecu, aby utwardzić żywicę epoksydową.Po schłodzeniu sprawdź styk elektryczny za pomocą multimetru. Następnie użyj cienkiej warstwy nieprzewodzącej żywicy epoksydowej, aby przykleić aluminiowy słupek do próbki tak, aby był prostopadły do płaszczyzny rozszczepienia ab. Posty powinny mieć taki sam rozmiar jak próbka.Gdy słupek jest prawidłowo ustawiony, piecz zmontowane urządzenie, aż żywica epoksydowa się utwardzi. Najpierw przenieś urządzenie do skaningowego mikroskopu tunelowego, umieszczając je w doku załadunkowym skaningowego mikroskopu tunelowego o zmiennej temperaturze, ultrawysokiej próżni. Za pomocą manipulatora ramienia strącić aluminiowy słupek w bardzo wysokiej próżni w temperaturze pokojowej, aby odsłonić świeżo rozszczepioną powierzchnię.Natychmiast przenieś urządzenie in situ z innym zestawem manipulatorów do skaningowej komory mikroskopu tunelowego, wejdź do głowicy mikroskopu, która została schłodzona do dziewięciu stopni Calvina. Pozwól próbce ostygnąć do dziewięciu stopni przez noc przed wykonaniem kolejnych kroków i utrzymuj tę temperaturę podczas eksperymentów. Po osiągnięciu równowagi temperaturowej, przed każdym eksperymentem przygotuj końcówki platynowo-irydowe poprzez emisję pola na powierzchni miedzianej jeden jeden, która została poddana kilku rundom napylania i wyżarzania.Korzystając z napięcia przyłożonego do materiałów piezoelektrycznych w mikroskopie, przesuń stolik na próbkę, aby wyrównał się z końcówką. Następnie podejdź do próbki. Gdy końcówka znajdzie się w odległości kilku angstremów od próbki, a prąd tunelowy zarejestruje się na oscyloskopie, jest ona gotowa do wykonywania topografów.Oto topograficzny obraz topograficzny o rozdzielczości atomowej 10 nanometrów nienaprężonego monokryształu telluru żelaza. Obserwowana struktura atomowa odpowiada atomom telluru, które są odsłonięte po rozszczepieniu próbki. Transformacja 4DA topografii pokazuje cztery ostre piki w rogach obrazu wzdłuż kierunków a i b, które odpowiadają atomowym pikom Bragga.W przeciwieństwie do pierwszego obrazu, ten obraz topograficzny przedstawia topograf uzyskany za pomocą końcówki magnetycznej. Obserwuje się jednokierunkowe pasy o okresowości dwukrotnie większej niż sieć wzdłuż osi a. Transformacja 4DA tego topografu pokazuje, oprócz szczytów Bragga, nową parę szczytów satelitarnych, odpowiadających połowie momentu szczytowego Bragga, a zatem dwukrotnie większej niż rzeczywista długość fali kosmicznej.Nowa struktura odpowiada kolejności pasków AFM atomów żelaza znajdujących się tuż pod powierzchnią. W niektórych częściach nieodkształconej próbki występują granice bliźniaczych domen, w których struktura krystaliczna z długą osią b i towarzyszącym jej porządkiem pasków AFM obraca się o 90 stopni. Tutaj można obserwować topografię o długości 25 nanometrów granicy bliźniaczej domeny AFM.Transformacja 4DA tego obszaru pokazuje dwie pary kolejności AFM podświetlone zielonymi i żółtymi kółkami. Każda domena magnetyczna przyczynia się tylko do jednej pary pików w transformacji 4DA. W przypadku odkształconej próbki można zobaczyć tylko jedną pojedynczą domenę w wyniku jednoosiowego nacisku przyłożonego do próbki.Tutaj pokazana jest topografia na dużą skalę obejmująca całkowity obszar około 1,75 mikrona na 0,75 mikrona, czyli ponad dwukrotnie większy niż całkowity obszar rozpięty w próbkach nieodkształconych. Transformacja 4DA dla każdego topografu pokazuje tylko jedną parę pików AFM, co wskazuje tylko na jedną domenę na tej odkształconej próbce. Najważniejszą rzeczą do rozważenia podczas próby tej procedury jest Twój ostateczny cel.Wiedza o tym, dlaczego stosujesz odkształcenie jednoosiowe, powinna pomóc Ci w ustaleniu orientacji próbki i ilości odkształcenia, które należy zastosować. Po tej procedurze urządzenie odkształcające można również zintegrować z innymi technikami, takimi jak dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, rezonansowe elastyczne rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego i spektroskopia fotoemisyjna o rozdzielczości kątowej. SDM to potężna technika, która umożliwia wizualizację elektronów w materiałach kwantowych.Są to materiały, które są bardzo wrażliwe na zewnętrzne zakłócenia, takie jak odkształcenia, więc technika SDM zintegrowana z jednoosiowym odkształceniem pozwoli na elektroniczne dostrojenie tych materiałów i wizualizację reakcji na odkształcenie, a ostatecznym celem jest zrozumienie nadprzewodnictwa.

visualizing-uniaxial-strain-manipulation-antiferromagnetic-domains

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Ogólnym celem tej metody jest określenie niskoenergetycznej struktury elektronowej ciał stałych w ultra niskich temperaturach za pomocą kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoemisyjnej z promieniowaniem synchrotronowym.

Kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoemisyjna w bardzo niskich temperaturach

Opisano metodę przygotowania warstw epitaksjalnych uporządkowanych stopów metodą rozpylania. Jako przykład używany jest związek FeRh uporządkowany w B2, ponieważ wykazuje on przejście metamagnetyczne, które zależy wrażliwie od stopnia porządku chemicznego i dokładnego składu stopu.

Rozpylanie i charakterystyka metamagnetycznych epiwarstw FeRh uporządkowanych w B2

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

Izolowanie elektrycznych i termicznych efektów na elektrycznie wspomagane deformacje (EAD) jest bardzo trudne przy użyciu makroskopowych próbek. Opracowano mikro- i nanostruktury próbek metalicznych wraz z niestandardową procedurą testową w celu oceny wpływu przyłożonego prądu na powstawanie bez ogrzewania dżuli i ewolucję dyslokacji na tych próbkach.

Nowatorska metoda elektromechanicznej charakterystyki próbek w nanoskali in situ

Ten artykuł omawia procedury przygotowania próbek i czujników oraz protokoły korzystania z platformy testowej, szczególnie do dynamicznego obrazowania domeny z pomiarami BH in situ w celu osiągnięcia optymalnej jakości wzorca domeny i dokładnych pomiarów BH.

Zoptymalizowana konfiguracja i protokół obrazowania w domenie magnetycznej z pomiarem histerezy in situ

Tutaj łączymy laser 7-eV o zmiennej polaryzacji z techniką fotoemisji o rozdzielczości spinowej i kątowej, aby zobrazować efekt sprzężenia spinowo-orbitalnego w stanach stałych.

Eksperymentalne metody spektroskopii fotoemisyjnej ze spinową i kątową rozdzielczością w połączeniu z laserem o zmiennej polaryzacji

W tym raporcie prezentujemy protokół do badania bezpośrednich efektów magnetoelektrycznych, tj. indukcji polaryzacji ferroelektrycznej poprzez zastosowanie pól magnetycznych w ciekłych kryształach. Protokół ten zapewnia unikalne podejście, wspierane przez miękkość ciekłych kryształów, w celu uzyskania magnetoelektryków w temperaturze pokojowej.

Pomiar magnetycznie dostrojonej polaryzacji ferroelektrycznej w ciekłych kryształach

Struktura pasma fotonicznego umożliwia zrozumienie, w jaki sposób ograniczone mody elektromagnetyczne rozchodzą się w krysztale fotonicznym. W kryształach fotonicznych, które zawierają elementy magnetyczne, takim ograniczonym i rezonansowym modom optycznym towarzyszy zwiększona i zmodyfikowana aktywność magnetooptyczna. Opisujemy procedurę pomiarową mającą na celu wyodrębnienie magnetooptycznej struktury pasmowej za pomocą mikroskopii przestrzeni Fouriera.

Spektralna i kątowo-optyczna charakterystyka nanostruktur fotonicznych

Ta praca przedstawia przebieg pracy dla śledzenia pozycji atomowej w obrazowaniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej o rozdzielczości atomowej. Ten przepływ pracy jest wykonywany za pomocą aplikacji Matlab typu open source (EASY-STEM).

Pikometr-Precyzyjne śledzenie pozycji atomowej za pomocą 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

Poznaj metodę wizualizacji domen antyferromagnetycznych w Fe1+yTe przy użyciu jednoosiowego odkształcenia i spolaryzowanego spinowo skaningowego mikroskopu tunelowego. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę nad właściwościami nadprzewodników.

Wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w Fe1+YTe za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo (Wideo) | JoVE Journal

Wizualizacja jednoosiowej manipulacji odkształceń domen antyferromagnetycznych w Fe₁₊_YTe za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego spolaryzowanego spinowo

Przeglądaj więcej filmów