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Engineering

Visualisation de déformation uniaxiales Manipulation des domaines Antiferromagnétiques dans Fe1 +YTe utilisant une polarisation du Spin Scanning Tunneling Microscope

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

En utilisant la souche uniaxiale combiné avec spin polarisé de tunneling microscopie, nous visualisation et manipulation de la structure de domaine antiferromagnétique de Fe1 + yTe, le composé parent de supraconducteurs à base de fer.

Abstract

La quête de comprendre les systèmes électroniques corrélés a repoussé les frontières des mesures expérimentales, pour mettre au point de nouvelles techniques expérimentales et des méthodologies. Ici, nous utilisons un roman maison construite uniaxial-souche dispositif intégré dans notre microscope à effet tunnel qui nous contrôlable manipuler dans le plan uniaxiale souche dans les échantillons et étudier leur réponse électronique à l’échelle atomique permet à température variable. En utilisant la microscopie à effet tunnel (STM) avec des techniques de rotation de la polarisation, nous visualisons antiferromagnétique (AFM) domaines et leur structure atomique dans Fe1 +yTe des échantillons, le composé parent de supraconducteurs à base de fer, et démontrer comment ces domaines répondent à contrainte uniaxiale appliquée. Nous observons le bidirectionnel domaines AFM dans l’échantillon contre-fort, avec une taille moyenne de domaine ~ 50-150 nm, effectuer une transition vers un seul domaine unidirectionnelle sous contrainte uniaxiale appliquée. Les constatations présentées ici ouvrent une nouvelle voie pour utiliser un paramètre d’optimisation précieux à STM, mais aussi d’autres techniques spectroscopiques, tous deux d’avoir écouté les propriétés électroniques que pour induire de symétrie dans les matériels systèmes quantiques.

Introduction

Supraconductivité à haute température dans les cuprates et supraconducteurs à base de fer est un intrigant état quantique question1,2. Un défi majeur en supraconductivité de compréhension est la nature localement entrelacée dans différents États de la symétrie brisée, tels que l’électroniques phases nématique et smectique (qui casse les symétries de rotationnels et de translationnels des États électroniques), avec supraconductivité,3,4,5,6,7. Manipulation et tuning délibérée de ces États de la symétrie brisée est un objectif clé vers la compréhension et le contrôle de la supraconductivité.

Souche contrôlée, tant uniaxiale et biaxiale, est une technique bien établie pour accorder les États électroniques collectives dans la matière condensée systèmes8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Cette écoute propre, sans l’introduction du trouble par le biais de dopage chimique, est couramment utilisée dans différents types d’expériences pour syntoniser en vrac des propriétés électroniques23,24,25,26 . Par exemple, pression uniaxiale s’est avéré pour avoir un effet immense sur la supraconductivité dans Sr2RuO413 et cuprates27 et sur la structure, magnétique et les transitions de phase nématique de supraconducteurs à base de fer 10 , 14 , 28 , 29 et a été récemment démontrée dans les États topologiques de SmB624de syntonisation. Cependant, l’utilisation de la souche sensible à la surface de techniques, telles que la STM et spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES), a été limitée au cultivés situ minces sur des substrats26,30. Le défi majeur souche s’appliquant au monocristaux dans les expériences de la surface sensible est la nécessité de s’attacher les échantillons tendues en ultravide (UHV). Dans ces dernières années, une direction alternative a été d’époxy un échantillon mince le piezo piles9,10,18,31 ou sur plaques avec différents coefficients de dilatation thermique19 ,,32. Pourtant dans les deux cas, l’amplitude de la tension appliquée est assez limité.

Nous démontrons l’utilisation de nouveaux uniaxiale-déformation mécanique qui permet aux chercheurs d’un échantillon (compression souche) sans contrainte de la souche et visualiser simultanément sa structure de surface à l’aide de la STM (voir Figure 1). À titre d’exemple, nous utilisons des monocristaux de Fe1 +yTe, où y = 0,10, le composé parent des supraconducteurs de chalcogénure fer (y est la concentration de fer excédentaire). Inférieure à TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe transitions d’un état paramagnétique haute température dans un état antiferromagnétique basse température avec une bicollinear bande magnétique arrêté26,33 ,34 (voir la Figure 3 a, B). La transition magnétique est encore accompagnée une transition structurelle tétragonale monoclinique26,,35. L’ordre AFM dans le plan forme des domaines detwinned avec la structure de rotation pointant le long de la longue b-direction de la structure orthorhombique34. En visualisant l’ordre AFM avec spin polarisé STM, nous sonder la structure de domaine bidirectionnelle en contre-fort Fe1 +yTe échantillons et observer leur transition dans un seul domaine grand sous contrainte appliquée (voir le schéma en Figure 3 C-E). Ces expériences démontrent le succès tuning surface des cristaux simples en utilisant le dispositif de déformation uniaxiales présenté ici, le clivage de l’échantillon et l’imagerie simultanée de sa structure de surface avec le microscope à effet tunnel. La figure 1 montre les schémas et photos de l’appareil de sollicitations mécaniques.

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Protocol

Remarque : Le corps en forme de U est fait de 416-acier inoxydable, qui est rigide et a un faible coefficient de dilatation thermique (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), comparativement à ~17.3 μm/(m∙°C) pour l’acier inoxydable 304 de qualité.

1. mécanique uniaxial-souche

  1. Nettoyer l’appareil en forme de U, les vis de micromètre (1 – 72 correspondant à 72 rotations par pouce), les disques de printemps de Belleville et la plaque de base par sonification eux séparément dans l’acétone, tout d’abord, puis dans l’isopropanol, pendant 20 min chacun, dans un sonicateur bain à ultrasons. Cette commande supprime toutes les impuretés/particules. Ce processus devrait être effectué dans la hotte.
  2. Faire cuire au four pendant 15-20 min pour se débarrasser de tout résidu d’eau et pour dégazer.
  3. À l’aide d’une lame de rasoir tranchante, tout en observant au microscope optique, coupe l’échantillon Fe1 +YTe à la taille, à savoir : 1 x 2 x 0,1 mm.
  4. Réunir les pièces comme illustré dans la Figure 1, le premier panneau. L’ouverture à l’intérieur de l’U est de 1 mm et peut être ajusté plus petits ou grands par une paire de vis micrométrique situées sur les côtés de l’appareil.

2. application de la souche

  1. Dans les deux plats séparés, mix époxy alu (H20E) et non conductrice époxy (H74F) selon les instructions figurant sur la fiche de données de l’époxy.
  2. Sur le périphérique en forme de U, appliquer une fine couche d’époxy alu (H20E) pour créer un contact électrique et monter l’échantillon (d’une taille de 1 mm x 2 mm x ~0.1 mm) avec son grand axe orienté le long de l’axe b de l’échantillon de Te Fe1 +y , sur le dessus de l’appareil, sur l’espace de 1 mm, comme illustré à la Figure 1. Dans un four à convection, cuisson l’appareil pendant 15 min à 120 ° C.
  3. Couvrir les deux côtés de l’échantillon avec de l’époxy non conductrice pour que l’échantillon est fermement pris en charge sur le périphérique. Cuire au four pendant 20 min à 100 ° C.
    1. À l’aide d’un microscope optique, examiner la position de l’échantillon sous tous les angles pour vérifier un alignement parallèle des côtés de l’échantillon à l’écart.
    2. Éventuellement, lieu des échantillons dans le fossé et appliquée par époxy H20E et H74F (Figure 1).
  4. Au microscope optique, appliquer déformation de compression en tournant la vis micrométrique tout en observant la surface de l’échantillon.
    NOTE : Ici nous avons utilisé une souche de 50°, mais cela peut être modifié selon la quantité de souche à être appliquée à l’échantillon. La pression est transférée à l’échantillon par une série de disques ressort Belleville. Il devrait y avoir aucune fissure ou flexion de l’échantillon après que la pression est appliquée.
  5. Visser l’appareil sur la plaque de base comme illustré à la Figure 1 b.
    1. Appliquer une fine couche d’époxy alu (H20E) de la plaque de base sur l’appareil en forme de U pour créer un contact électrique entre l’échantillon et la plaque. Cuire au four pendant 15 min à 120 ° C. Mesurer le contact électrique à l’aide d’un multimètre.
    2. À l’aide d’une fine couche d’époxy non-conducteur H74F, coller un poteau d’aluminium (la même taille que l’échantillon) sur l’échantillon tendue, perpendiculaire au plan de clivage a-b. Faire cuire l’appareil assemblé pendant 20 min jusqu'à ce que l’époxy est guéri.

3. transfert de l’appareil à la tête de microscope effet tunnel balayage

  1. Transfert de l’appareil de coloration avec l’échantillon et du poste par le biais de la plate-forme de chargement de la température variable, ultra vide, microscope à effet tunnel, à la chambre d’analyse (voir Figure 2 a).
  2. À l’aide d’un manipulateur de bras, frapper sur le poteau en aluminium en ultravide à température ambiante, pour exposer une surface fraîchement clivée.
  3. Transférer immédiatement l’appareil (avec l’échantillon filtré) in situ avec un autre ensemble de manipulateurs à la chambre de microscope effet tunnel numérisation et à la tête de microscope (voir la Figure 2 b), qui a été refroidie jusqu'à 9 K. effectuer toutes les expériences à 9 K.
  4. Laisser l’échantillon se refroidir pendant la nuit avant d’effectuer les étapes suivantes.

4. réaliser les expériences de la STM

  1. Préparer les conseils de Pt-Ir avant chaque expérience en émission de champ sur une surface de Cu (111) qui a été traitée avec plusieurs séries de pulvérisation et de recuit.
  2. À l’aide de la tension appliquée aux matériaux piézoélectriques au microscope par un contrôleur externe, déplacer la scène de l’échantillon pour s’aligner avec la pointe, puis suivez en s’approchant de l’échantillon.
  3. Une fois la pointe quelques Å loin de l’échantillon et le tunnel actuel est enregistré sur l’oscilloscope, est de prendre au point de consigne différentes polarisations et consigne courants.
    Remarque : Le microscope à effet tunnel est contrôlé par logiciel et contrôleur fourni par le fabricant. Pour le fonctionnement du microscope, veuillez consulter les manuel utilisateur/tutoriels (http://www.rhk-tech.com/support/tutorials/).

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Representative Results

Topographie de la STM ont été mesurés en mode courant constant avec un biais de point de consigne-12 MEV appliquée à l’échantillon et un point de consigne actuel de -1,5 nA recueillies sur la pointe. Conseils de PT-Ir ont été utilisés dans toutes les expériences. Pour obtenir STM spin polarisé, la pointe de microscope effet tunnel balayage doit être revêtue d’atomes magnétiques, qui peut être très difficile. Dans ce cas, d’étudier le Fe1 +yTe, l’échantillon lui-même fournit un moyen simple d’y parvenir. Les fers excès (y en Fe1 +yTe) sont faiblement liées sur la surface clivée. Numérisation de la pointe à un biais faible et avec un haut assez de courant supérieure à quelques nanoamperes apporte la pointe dans une proximité immédiate avec ces atomes Fe et quelques uns de ces atomes peuvent être ramassés par la pointe36. L’autre méthode qui donne une polarisation du spin pointe est par la diminution rapide de la séparation de l’échantillon-pointe jusqu'à ce que le contact est établi (sur le lieu de concentration de l’excès de fer), comme mesuré par une saturation actuelle. Au cours du processus, l’excédent fers bond sur la pointe. Le succès de la préparation d’une polarisation du spin pointe est révélée par le contraste magnétique dans la topographie, dont la périodicité est deux fois celle de la constante de réseau d’atomes de tellure haut de la page. Cette modulation supplémentaire est l’ordre antiferromagnétique dans l’échantillon, comme nous le verrons plus loin ci-dessous.

Figure 4 a montre une image topographique de 10 nm atomique-résolution sur un contre-fort Fe1 +ymonocristal Te avec une pointe de microscope effet tunnel balayage non magnétiques. La structure atomique observée correspond aux atomes de Te, qui sont exposés après clivage de l’échantillon (voir la Figure 3 a). La transformation de Fourier (FT) de la topographie montre quatre pics aux coins de l’image le long l’a-b-sens et étiquetés qTea et qTeb, qui correspondent à des pics de Bragg atomiques. Le pic central large dans le FT correspond à inhomogénéité de longueur d’onde, qui n’est pas pertinente pour la présente étude. Figure 4 montre un autre o de la même taille que dans la Figure 4 a, obtenu avec une tête aimantée. On observe des bandes unidirectionnels avec une périodicité de deux fois celle du treillis le long de l’axe a. Le FT de l’o dans la Figure 4 montre, outre la Bragg pics, une nouvelle paire de pointes de satellite à QAFB1, correspondant à la moitié les impulsions de pic de Bragg et, par conséquent, deux fois le real space longueur d’onde. La nouvelle structure correspond à l’ordre de rayure AFM des atomes Fe juste sous la surface.

Sur cet échantillon contre-fort, il n’est pas difficile d’observer les limites du domaine jumeaux où la structure cristalline avec le long axe b et l’ordre de rayure AFM accompagnement rotation 90°. 4E de la figure montre un o de polarisation du spin 25 nm d’une limite de domaine twin AFM. Le FT de l’image affiche maintenant les deux paires de l’ordre AFM (mise en évidence par les cercles verts et jaunes). Chaque domaine magnétique contribue à qu’une seule paire de QAFM pics dans le central de FT. Pour visualiser cette évidence, nous avons filtré par transformée de Fourier chaque paire de sommets de l’AFM et inversée FT arrière vers espace réel. Les résultats sont présentés dans la Figure 4H mettant en évidence les deux domaines de bande unidirectionnelle.

Ainsi, nous avons étudié la structure du domaine et des limites sur la surface à grande échelle. Figure 5 a, Figure 6et Figure 7 a affichent à grande échelle est sur trois différents échantillons contre-fort couvrant une région totale de légèrement plus de 0,75 µm x 0,75 µm. Plusieurs petits agrandie est est également indiqués pour mettre en évidence la structure de bande. La topographie est prises avec une haute résolution spatiale (1024 x 1024 pixels par 0,25 µm2) pour permettre à la transformée de Fourier de filtrage et inverse Fourier transform analyse à grande échelle. Les limites et les structures de domaine correspondants sont affichés dans la Figure 5 b, Figure 6et Figure 7 H. Dans l’ensemble, plusieurs rayures alternées domaines sont observés couvrant les domaines de l’égalité dans l’ensemble, comme prévu pour ces échantillons contre-fort. Il est important de noter que sur cette grande échelle la surface est globalement plate atomiquement, encore quelques irrégularités structurales différentes, tels que les défauts de ligne (Figure 5 a) et des étapes atomiques (Figure 7 a), peuvent être observées. Les domaines de la bande ne sont pas affectés par ces irrégularités.

De là, nous avons déménagé l’échantillon tendue. Figure 8 montre un o à grande échelle, s’étendant sur un total de la région de ~1.75 µm x 0,75 µm, ce qui est plus du double de la superficie totale s’étend sur dans les échantillons contre-fort illustrés à la Figure 5, Figure 6et Figure 7. En contraste, le FT pour chaque o ne montre qu’une seule paire de sommets AFM indiquant seulement un domaine unique sur cet échantillon tendu. Cela peut encore être visualisé par l’analyse de Fourier-filtrée iFT confirmant le domaine de la seule bande sur toute la surface. Une fois de plus, l’ordre de bande unidirectionnelle est ne pas d’être affectés par les irrégularités de surface différentes dans cet échantillon tendue.

Figure 1
Figure 1 : dispositif de traction. (A) schéma de l’appareil de souche. L’appareil en forme de U a deux micromètre zone l’écart vis pour la compression (1) et (2) l’expansion de l’appareil. L’échantillon peut se limiter à l’intérieur de l’écart, comme illustré dans la figure des panneaux A et C ou sur le dessus de l’écart, comme illustré dans la figure des panneaux A et B. Une combinaison de résines époxy H20E et H74F sont appliquées à l’échantillon et guéri à 100 ° C. Une fois que l’époxy sur l’échantillon est guéri, un post de sur la même surface que celle de l’échantillon est époxy sur surface de l’échantillon à l’aide de H74F. (B), la configuration réelle de l’appareil de souche, avec un haut vue, vue de face et un zoom-in de l’échantillon. L’appareil est vissée sur un porte-échantillon qui se glisse dans la tête du microscope. Un contact est créé à l’aide d’époxy conductrice de l’appareil sur la plaque de l’échantillon. Le transfert de pression est activé à l’aide d’une vis et une série de disques ressort Belleville. Le dernier panneau de B montre le dispositif de traction, mis en place, prêt à être amené dans l’enceinte de l’analyse d’UHV. Méthode (C), une alternative est d’avoir un échantillon à l’intérieur de l’écart de l’appareil de souche. Dans les deux panneaux milieu de C, un deuxième échantillon contre-fort est époxy sur l’appareil pour référence. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : configuration de microscope effet tunnel à balayage. (A) le scanning tunneling microscope le programme d’installation. Le microscope est placé dans une chambre acoustique, qui est protégée du bruit de la radio-fréquence (RF). (B) la tête du microscope avec un porte-échantillon nu. La pointe de Pt/Ir est visible. La scène de l’échantillon peut être déplacée par une série d’actionneurs piezo afin que l’échantillon est juste au-dessus de l’extrémité. (C), le microscope tête est placée à l’intérieur de deux blindages. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : Fe1 +ystructure cristalline Te. (A) la structure cristalline de FeTe avec la couche supérieure montrant les atomes de tellure. Les lignes pointillées rouges décrivent les trois cellules. (B) une illustration schématique d’espace réel de la cellule unité atomique (ligne rouge) et la structure magnétique (ligne noire épaisse) de FeTe. Le wavevector magnétique λafm est le double de la distance entre les atomes de Te-Te atomique. Les flèches sur les atomes Fe indiquent les orientations de l’essorage. (C) diagramme schématique illustrant les domaines jumeaux AFM qui se forment lors du refroidissement, la transition structurelle de population tétragonale à monoclinique à ~ 60-70 K, avec un égal des deux domaines. (D) la réponse de la detwinning processus, lorsqu’une quantité appréciable de la souche est appliquée le long de l’axe b (flèches noires) avec un domaine amélioré (rouge) et l’autre domaine diminué (bleu). (E) A detwinned domaine complet, qui ne laisse qu’un seul domaine. (F–H) Le FT de l’espace réel en panneaux C–E. Les pics QAFB1 correspondent aux domaines espace réel rouges, et les pics QAFM2 correspondent aux domaines bleus. Le réseau de Bragg pics sont désignés comme des points noirs aux angles de l’image. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : Modulation unidirectionnelle de contre-fort Fe1 +yTe. o nm (A) A 10 nm x 10 de la structure atomique de Fe1 +yTe avec aucun contraste magnétique. (B) le FT du groupe A, montrant la Bragg pics dans les coins des images (cercles noirs). (C) A 10 nm x 10 nm o de la structure magnétique de Fe1 +yTe, mesurée en utilisant un embout spin polarisé. Les bandes unidirectionnels dans l’axe a correspondent aux pics apparaissant au QAFB1 = qTeun2 dans le central de FT, comme indiqué dans le panneau D. (E) A 25 nm x 25 nm topographique image à travers une limite de domaine twin. FT (F) du groupe E, montrant les deux ensembles de sommets QAFB1 et QAFM2. Par transformation de Fourier Inverse (G) (iFT) des pics de panneau F QAFB1 . La couleur rouge correspond à la forte intensité des pics QAFB1 . IFT (H) des pics de panneau F QAFM2 . La limite du domaine est nettement distincte les images montrées dans les séries G et H. Méthode de filtrage de transformée de Fourier inverse a été utilisé dans les figures suivantes pour identifier les différents domaines. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Figure 5 : Imagerie domaines jumeaux en contre-fort Fe1 +yTe. (A) un 0,75 µm x 0,25 µm image topographique montrant deux limites. Les données a été acquise en trois images topographiques adjacents, chaque 0,25 µm x 0,25 µm. (B) utilisation iFT, les limites du domaine sont nettement visibles. (C–E) Zoom-ins des images marqués d’un (X) et une zone en pointillés de couleur jaune sont affichés avec des boîtes en surbrillance, pointillés, colorées autour des limites. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Figure 6 : Imagerie plusieurs domaines de contre-fort Fe1 +yTe. (A) un µm 0,10 x 0,10 µm image topographique d’un contre-fort Fe1 +yTe. (B) le FT du groupe A, qui montre des pics dans les deux sens, à savoir QAFB1 et QAFM2. (C) l’image d’iFT du groupe A, indiquant les différents domaines. (D et E) Zoom-ins de l’en surbrillance jaune et orange-en pointillés les boîtes dans le groupe A. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 7
Figure 7 : Imagerie domaines jumeaux de contre-fort Fe1 +yTe. (A) des images topographiques s’étendant sur une superficie de 0,75 µm x 0,5 µm.B–Dligne coupures de l’o prises à travers le noir, violets et verts flèches dans panneau A. (E–G) Zoom-dans des domaines mis en évidence dans les marques verts, bruns et jaunes (X) dans le groupe A. IFT (H) du groupe A, montrant les domaines jumeaux. Les lignes en pointillés blanc sont les bords/limites d’étape. Les domaines ne sont pas affectés par ces caractéristiques structurelles. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 8
Figure 8 : Imagerie detwinned domaines dans tendues Fe1 +yTe. (A) A grand 1.750 µm x 0.50 µm topographie prises sur un tendues Fe1 +yTe échantillon. (B et C) le pi de la deux est unique à plus grand (0.50 µm x 0.50 µm) acquérir sur une paire de AFM culmine dans une seule direction. Processus de filtrage de la transformée de Fourier et iFT (D) est appliquée aux images dans le panneau A, qui ne montre qu’un seul domaine comme prévu. La ligne pointillée en panneau D est une étape qui n’affecte pas le domaine unidirectionnel. (E), un zoom dans le secteur de la région en surbrillance en jaune (X) montrant des bandes unidirectionnelles. Fun zoom dans le secteur de panneau E, montrant clairement les rayures unidirectionnelles de l’échantillon detwinned. (G) le FT du groupe E. Les sommets de l’AFM n’apparaissent que dans une seule direction, ce qui concorde avec la structure de l’espace réel dans le groupe E. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

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Discussion

Toutes les opérations nécessaires pour déplacer les échantillons dans et à l’intérieur de la STM sont réalisées à l’aide de manipulateurs de bras. La STM est maintenue à basse température de l’azote liquide et de l’hélium liquide, et l’échantillon refroidi pendant au moins 12 h avant se rapproche. Cela permet à la température d’échantillon et microscope atteindre l’équilibre thermique. Pour isoler le bruit électrique et acoustique, la STM est placée dans une acoustique et la salle de radio fréquence blindé. La tête du microscope est encore suspendue à ressorts pour une stabilité optimisée instrumentale. La scène de l’échantillon peut être traduite par plusieurs millimètres qui permettent l’accès aux différentes parties des échantillons 1 mm tendue.

Puisque la pression uniaxiale est le paramètre d’optimisation dans l’expérience décrite ici, il est impératif que la contrainte thermique générée à partir de refroidissement n’est pas transférée directement dans l’échantillon. Pour ce faire, nous utilisons une série de disques ressort Belleville. À l’aide de la charge de travail des disques ressort Belleville de 67 N et la déformation à la charge de travail de 50 µm, nous calculons la constante du ressort pour chaque disque que k = 1,3 x 106 N/m, ce qui conduit à une constante ressort total de k = 1,625 x 105 N/m f ou 4 paires de ressorts en série. Cela garantit la contrainte thermique sur l’échantillon par refroidissement de la température ambiante de 4 K pour être inférieur à 0,05 % pour une pression appliquée de 1 % et donc négligeable. L’expérience, nous faire tourner la vis micrométrique par 50°, ce qui correspond à Δx = 50 µm. La force exercée sur l’échantillon à travers les ressorts peut être calculée comme F = kΔx = 8 N. La pression est donc p = F/A = 8 N / (0,1 x 10-6 m2) = 0,08 GPa. Pour un module d’Young de 70 Gpa pour FeTe37, la pression uniaxiale appliquée correspond à 0,1 % de déformation.

Un défi majeur en intégrant les dispositifs de la souche avec la STM est l’application de la souche sans briser ou présentant des fissures dans l’échantillon. Test des expériences sur plusieurs échantillons de Bi-2212, Sr3Ru2O7, et Fe1 +yTe ont montré que, selon l’épaisseur de l’échantillon, les échantillons de résister à des souches de ~0.8%-1.0 %, correspondant à ~ 1 GPa d’appliquée pression. Aucune indication de fissures sur la surface de l’échantillon n’est observables sous cette valeur comme on le voit visuellement par un microscope optique. Récents travaux suivant les mêmes principes ont démontré avec succès l’application de ±1 % de déformation sur Sr2RuO4 9.

Le succès de cette technique réside dans l’exécution minutieuse de l’alignement correct de l’échantillon dans l’intervalle de 1 mm et l’application de la pression exercée sur l’échantillon sans casser ou plier. Une autre considération importante est le processus de clivage qui permet l’exposition d’une surface plane propre. C’est un processus aléatoire et fonctionne mieux avec les matériaux qui coupent facilement. Une dernière considération est d’avoir un bout pointu qui donne une résolution atomique et peut ramasser quelques atomes de fer excédentaire pour atteindre contraste magnétique.

En conclusion, les expériences et l’analyse décrite ici avec succès démontrent l’incorporation de notre dispositif de traction avec la STM, fournissant un nouveau paramètre d’optimisation qui peut être précieux dans l’étude des ordres contradictoires dans les systèmes d’électrons corrélés. L’avantage du dispositif actuel est la vaste gamme de souche positif et négatif qui peut être appliquée à l’échantillon. Cette démonstration peut affecter d’autres expériences spectroscopiques comme ARPES.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

P.A. reconnaît le support de l’US National Science Foundation (NSF) carrière sous prix no. DMR-1654482. Synthèse de matériaux a été réalisée avec le soutien de la subvention du Centre National polonais des sciences N° 2011/01/B/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

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Souche uniaxiale ingénierie numéro 145 microscopie à effet tunnel spin polarisé STM supraconducteurs à base de fer domaines antiferromagnétiques supraconductivité non conventionnelle
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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).

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