Method Article

Nano Ölçekli Manyetik Etki Alanlarını Görselleştirmek için Manyetik Kuvvet Mikroskobu Çözünürlüğünü ve Duyarlılığını Optimize Etme

DOI:

10.3791/64180

⸱

July 20th, 2022

 ,  ,  ,  , 
1Micron School of Materials Science & Engineering, Boise State University, 2Department of Physics and Astronomy, University of Delaware, 3Center for Advanced Energy Studies

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Manyetik kuvvet mikroskobu (MFM), örnek topografyasını ve yerel manyetik alan gücünü nano ölçekli çözünürlükle ölçmek için dikey olarak mıknatıslanmış bir atomik kuvvet mikroskobu probu kullanır. MFM uzamsal çözünürlüğünü ve hassasiyetini optimize etmek, azalan kaldırma yüksekliğini artan tahrik (salınım) genliğine karşı dengelemeyi gerektirir ve inert bir atmosfer eldiven kutusunda çalışmaktan yararlanır.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Manyetik kuvvet mikroskobu (MFM), yerel manyetik alanların nano ölçekli çözünürlükte bir numune yüzeyi boyunca haritalanmasını sağlar. MFM'yi gerçekleştirmek için, ucu dikey olarak mıknatıslanmış (yani, prob konsoluna dikey) bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) probu, numune yüzeyinin üzerinde sabit bir yükseklikte salınır. Her piksel konumundaki dikey manyetik kuvvet gradyanının büyüklüğü ve işareti ile orantılı olan salınım fazında veya frekansında ortaya çıkan kaymalar daha sonra izlenir ve eşlenir. Tekniğin uzamsal çözünürlüğü ve hassasiyeti, yüzeyden yükseklik yüksekliğinin azalmasıyla artmasına rağmen, geliştirilmiş MFM görüntülerine giden bu görünüşte basit yol, daha kısa menzilli van der Waals kuvvetleri nedeniyle topografik artefaktları en aza indirmek, hassasiyeti daha da artırmak için salınım genliğini artırmak ve yüzey kirleticilerinin varlığı (özellikle ortam koşulları altında nem nedeniyle su) gibi hususlarla karmaşıktır. Ek olarak, probun manyetik dipol momentinin oryantasyonu nedeniyle, MFM, düzlem dışı bir mıknatıslanma vektörüne sahip numunelere karşı doğal olarak daha hassastır. Burada, <0.1 ppm O 2 ve H2 O ile inert (argon) atmosfer eldiven kutusunda elde edilen tek ve iki bileşenli nanomıknatıs yapay spin-buz (ASI) dizilerinin yüksek çözünürlüklü topografik ve manyetik faz görüntüleri bildirilmiştir. Yüksek çözünürlük ve hassasiyet için kaldırma yüksekliğinin ve tahrik genliğinin optimizasyonu tartışılırken, aynı zamanda topografik eserlerin ortaya çıkmasını önler ve ASI numune yüzeyinin düzleminde hizalanmış nano ölçekli çubuk mıknatısların (~ 250 nm uzunluğunda ve <100 nm genişliğinde) her iki ucundan çıkan başıboş manyetik alanların tespiti gösterilmiştir. Benzer şekilde, bir Ni-Mn-Ga manyetik şekil bellek alaşımı (MSMA) örneğini kullanarak, MFM, her biri ~ 200 nm genişliğinde bir dizi bitişik manyetik alanı çözebilen manyetik faz duyarlılığına sahip inert bir atmosferde gösterilmiştir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Atomik kuvvet mikroskobunun (AFM) bir türevi olan manyetik kuvvet mikroskobu (MFM), mıknatıslanmış bir prob ucunun 1,2,3,4,5 numune yüzeyinin üzerinde ilerlerken yaşadığı nispeten zayıf ancak uzun menzilli manyetik kuvvetlerin görüntülenmesini sağlar. AFM, yüzey topografyası6'yı haritalamak ve nano ölçekli çözünürlükle 7,8,9 malzeme özelliklerini (örneğin, mekanik, elektriksel ve manyetik) ölçmek için esnek bir konsol ucunun ucunda nanometre ölçeğinde bir uç kullanan tahribatsız bir karakterizasyon tekniğidir. İlgilenilen uç-numune etkileşimleri nedeniyle konsol sapması, bir lazerin konsol arkasından ve konuma duyarlı bir fotodiyot10'a yansımasıyla ölçülür. Bir malzemenin yerel manyetik özelliklerinin MFM aracılığıyla yüksek çözünürlüklü görüntülenmesi, nano ölçekte 4,5,11,12,13,14,15,16,17 nano ölçeğinde yeni malzemelerde, yapılarda ve cihazlarda manyetik alan gücünü ve yönünü karakterize etmek için eşsiz bir fırsat sağlar. . MFM'yi gerçekleştirmek için, ucu dikey olarak mıknatıslanmış (yani, prob konsoluna ve numune yüzeyine dikey) bir AFM probu, numune yüzeyinin üzerinde sabit bir yükseklikte doğal rezonans frekansında mekanik olarak salınır. Salınım genliğinde (daha az hassas ve dolayısıyla daha az yaygın), frekansta veya fazda (burada açıklanmıştır) ortaya çıkan değişiklikler daha sonra manyetik alan gücünü nitel olarak ölçmek için izlenir. Daha spesifik olarak, frekans modülasyonu MFM, probun yaşadığı manyetik kuvvet gradyanının büyüklüğü ve işareti ile orantılı olarak, salınım frekansındaki veya fazındaki kaymaların bir haritasını üretir. MFM ölçümleri sırasında numunenin üzerinde sabit bir yüksekliği korumak için, tipik olarak çift geçişli bir çalışma modu kullanılır. Numune topografyası ilk önce standart AFM teknikleriyle haritalandırılır, ardından numune yüzeyinden kullanıcı tarafından belirlenen bir kaldırma yüksekliğinde (onlarca ila yüzlerce nm) her sıralı tarama hattının araya eklenmiş MFM görüntülemesi yapılır. Böyle bir ara geçişli çift geçişli toplama modunun kullanılması, topografyayı haritalamak için kullanılan kısa menzilli uç-numune van der Waals etkileşimlerinin, ara yapraklı kaldırma modu geçişi sırasında yaşanan nispeten daha uzun menzilli manyetik kuvvetlerden ayrılmasını sağlar. Bununla birlikte, MFM uzamsal çözünürlüğü, kaldırma yüksekliği18'in azalmasıyla artar, bu nedenle MFM çözünürlüğünün artması ile van der Waals kuvvetleri nedeniyle topografik eserlerden kaçınma arasında doğal bir gerilim vardır. Benzer şekilde, MFM hassasiyeti, kaldırma modu geçişi sırasında salınım genliği ile orantılıdır, ancak izin verilen maksimum salınım genliği, kaldırma yüksekliği ve numune topografyasındaki hızlı değişiklikler (yani, yüksek en boy oranı özellikleri) ile sınırlıdır.

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, yapay spin-buz (ASI) yapıları ve magnonik kristaller aracılığıyla geliştirilen nanomanyetizma ve nanomagnoniklerin mantık, hesaplama, şifreleme ve veri depolama için işleyen cihazlar olarak uygulanmasıyla ilişkili fırsatların zenginliğini vurgulamıştır 19,20,21,22 . Farklı genişletilmiş kafes oluşumlarında düzenlenmiş nanomıknatıslardan oluşan yapay spin buzları,19,20,23,24,25 numaralı harici bir uyaranla kontrol edilebilen ortaya çıkan manyetik dipoller veya monopoller sergiler. Genel olarak, ASI'ler enerjiyi en aza indiren bir moment konfigürasyonunu tercih eder (örneğin, iki boyutlu (2B) kare ASI'de, her tepe noktasından iki moment, her tepe noktasından iki moment noktası ve iki nokta dışarıda), düşük enerjili mikrostatlar kristalin spin-buz malzemelerine benzer kuralları izler 21,26,27,28 . Benzer şekilde, yakın tarihli bir MFM özellikli çalışma, köşe paylaşımlı tetrahedra üzerinde bulunan nadir toprak spinlerinden inşa edilmiş üç boyutlu (3D) bir ASI kafes sistemi göstermiştir; burada iki spin, tetrahedranın merkezine doğru işaret eder ve iki spin işaret eder, bu da iki eşit ve zıt manyetik dipol ve dolayısıyla tetrahedra merkezlerinde net sıfır manyetik yük ile sonuçlanır23 . Uygulanan bir manyetik alanın numune yüzeyine göre hizalanmasına bağlı olarak, manyetik sıralama ve korelasyon uzunluğunda önemli farklılıklar gözlenmiştir. ASI dipollerinin hizalanması ve kontrolü bu nedenle daha fazla araştırmayı garanti eder. ASI manyetik alan dağılımlarını ölçme yöntemleri, bir manyeto-optik gürültü spektrometresi29 veya X-ışını manyetik dairesel dikroizma fotoemisyon elektron mikroskobu (XMCD-PEEM) 25; Bununla birlikte, XMCD-PEEM ile MFM'ninkine eşit veya daha büyük uzamsal çözünürlükler elde etmek için, son derece kısa dalga boyları (yani, yüksek enerjili X-ışınları) gereklidir. MFM, numunelerin potansiyel olarak zararlı yüksek enerjili X-ışınlarına maruz kalmasını gerektirmeyen çok daha basit bir karakterizasyon tekniği sunar. Ek olarak, MFM sadece ASI mikrostatları21,23,27'yi karakterize etmek için değil, aynı zamanda yüksek manyetik moment uçları30 kullanarak topolojik kusur tahrikli manyetik yazı için de kullanılmıştır. Buna göre, MFM, özellikle örnek topografyasını manyetik alan kuvveti ve oryantasyonu ile ilişkilendirme yeteneği sayesinde, ASI araştırma ve geliştirmenin ilerletilmesinde hayati bir rol oynayabilir, böylece belirli topografik özelliklerle (yani, ASI kafes elemanları) ilişkili manyetik dipolleri ortaya çıkarabilir.

Yüksek çözünürlüklü MFM aynı zamanda ferromanyetik şekil hafızalı alaşımların yapısı ile nano ölçekli manyetomekanik özellikleri14,17,31,32,33 arasındaki ilişki hakkında önemli bilgiler sağlar. Genellikle manyetik şekil hafızalı alaşımlar (MSMA'lar) olarak adlandırılan ferromanyetik şekil hafızalı alaşımlar, ikiz sınır hareketi 29,33,34,35 ile taşınan büyük (% 12'ye kadar) manyetik alan kaynaklı suşlar sergiler. MFM teknikleri, deformasyon sırasında eşleştirme ile MSMA'ların15,16,17,36 boyutlarındaki martensitik transformasyon, girinti, mikro sütun deformasyonu ve nano ölçekli manyetik yanıtları arasındaki karmaşık ilişkileri araştırmak için kullanılmıştır. Özellikle dikkat edilmesi gereken bir nokta, MFM, dört durumlu nano ölçekli bir manyetomekanik bellek17 oluşturmak ve okumak için nanogirinti ile birleştirilmiştir. Benzer şekilde, yeni nesil manyetik kayıt teknolojileri, ısı destekli manyetik kayıt (HAMR) ile takip edilmekte ve 1975 kBPI'lık doğrusal yoğunluklara ve 510 kTPI37'lik parça yoğunluklarına ulaşılmaktadır. Daha büyük, daha kompakt veri depolamayı mümkün kılmak için gereken artan alan yoğunluğu, HAMR teknolojilerinin tanımlanmış iz aralığında, yüksek çözünürlüklü MFM görüntüleme ihtiyacını vurgulayan önemli bir azalmaya neden olmuştur.

ASI'lere ve MSMA'lara ek olarak, MFM, çeşitli manyetik nanopartikülleri, nanodizileri ve diğer manyetik numune türlerini karakterize etmek için başarıyla kullanılmıştır 3,38,39. Bununla birlikte, nihai MFM çözünürlüğü ve hassasiyeti hem kullanıcının kontrolü dışındaki şeylerle (örneğin, AFM algılama elektroniği, MFM prob teknolojisi, altta yatan fizik vb.) hem de görüntüleme parametreleri ve ortam seçimi ile sınırlıdır. Bu arada, manyetik cihazlardaki özellik boyutları40,41 azalmaya devam ederek daha küçük manyetik alanlar yaratıyor ve böylece MFM görüntülemeyi giderek daha zor hale getiriyor. Ek olarak, ilgilenilen manyetik dipoller, probun mıknatıslanma vektörüne paralel olarak, her zaman düzlem dışına yönlendirilmez. Burada gösterilen ASI yapılarında olduğu gibi, düzlem içi veya neredeyse düzlem içi yönelimli dipollerin uçlarından çıkan başıboş alanların yüksek çözünürlüklü görüntülenmesi, daha fazla hassasiyet gerektirir. Bu nedenle, özellikle nano ölçekli manyetik alanlardan oluşan düzlem içi mıknatıslanmış numunelerin yüksek çözünürlüklü MFM görüntülerinin elde edilmesi, uygun MFM probu seçimine bağlıdır (örneğin, manyetik kaplamanın kalınlığı, zorlanabilirliği ve momenti, zaman zaman hassasiyetin veya yanal çözünürlüğün iyileştirilmesi ile çelişebilir18 veya numunenin manyetik hizalamasının korunması30 ), görüntüleme parametreleri (örneğin, yukarıda belirtildiği gibi kaldırma yüksekliği ve salınım genliği, ayrıca topografya hattı görüntüleme sırasında uç kaplama aşınmasını en aza indirme) ve numune kalitesi (örneğin, ortam nemi nedeniyle döküntü veya yüzey suyunun parlatılması da dahil olmak üzere yüzey pürüzlülüğü ve kontaminasyonu). Özellikle, ortam nemi nedeniyle numune yüzeyinde adsorbe edilen suyun varlığı, manyetik kuvvetlerin ölçülmesine önemli ölçüde müdahale edebilecek ve MFM ölçümleri için ulaşılabilecek minimum kaldırma yüksekliğini sınırlayabilecek güçlü uç-numune van der Waals kuvvetleri oluşturabilir. İnert atmosferli bir eldiven kutusunda MFM çalışması, neredeyse tüm yüzey kirleticilerini ortadan kaldırarak daha düşük kaldırma yükseklikleri ve daha yüksek çözünürlük ve daha fazla hassasiyet sağlar. Buna göre, burada gösterilen örnek örneklerde, <0,1 ppm oksijen (O2) ve su(H2 O) içeren argon (Ar) ile doldurulmuş özel bir inert atmosfer eldiven kutusunda yer alan bir AFM sistemi, son derece düşük kaldırma yükseklikleri (10 nm'ye kadar) sağlamak için kullanılmıştır. Bu daha sonra, daha büyük bir kristalografik ikiz ve manyetik dipoller (nano ölçekli çubuk mıknatıslar) içinde <200 nm genişliğinde alternatif manyetik alanları <100 nm genişliğinde ve ~ 250 nm uzunluğunda çözebilen zarif yüksek çözünürlüklü MFM görüntülemeyi mümkün kılar.

Bu makalede, inert atmosfer eldiven kutusunun kullanımını dikkatli numune hazırlama ve optimum görüntüleme parametreleri seçimi ile birleştirerek yüksek çözünürlüklü, yüksek hassasiyetli MFM görüntülerinin nasıl elde edileceği açıklanmaktadır. Açıklanan yöntemler, geleneksel olarak gözlemlenmesi zor olan düzlem içi yönelimli dipollerin görüntülenmesi için özellikle değerlidir ve bu nedenle örnek yüksek çözünürlüklü MFM görüntüleri, hem kristalografik ikizler içinde hem de ikiz sınırlar boyunca farklı nano ölçekli manyetik alanlar sergileyen Ni-Mn-Ga MSMA kristallerinin yanı sıra düzlem içi manyetik dipol oryantasyonu ile üretilen nanomanyetik ASI dizilerinin de sunulmaktadır. Yüksek çözünürlüklü MFM görüntülemeyi arzulayan çok çeşitli alanlardaki araştırmacılar, burada özetlenen protokolün kullanılmasından ve topografik eserler gibi potansiyel zorlukların tartışılmasından önemli ölçüde yararlanabilirler.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Aşağıdaki protokole ek olarak, burada kullanılan cihaza özgü ve genel MFM görüntülemeye yönelik ayrıntılı bir adım adım MFM standart çalışma prosedürü (SOP) Ek Dosya 1 olarak dahil edilmiştir. Bu makalenin video bölümünü tamamlamak için SÇP, prob tutucunun görüntülerini, uç manyetizatörünü ve mıknatıslama prosedürünü, yazılım ayarlarını vb. içerir.

1. MFM probu hazırlama ve kurma

  1. AFM kontrol yazılımını açın ve MFM çalışma alanını seçin (bkz.
  2. Uygun bir prob tutucusuna manyetik kaplamalı bir AFM probu takın (örneğin, Co-Cr, Malzeme Tablosuna bakınız) (bkz. Malzeme Tablosu), probu manyetize edin ve prob tutucuyu AFM kafasına takın.
    NOT: MFM probları manyetik kaplama gerektirir; Bu çalışmada kullanılan problar, nominal 400 Oe zorlama ve 1 x 10-13 EMU manyetik momente sahip bir kobalt-krom (Co-Cr ) alaşımlı kaplama kullandı ve kaplanmış n katkılı silikon prob için ~ 35 nm eğrilik yarıçapı ile sonuçlandı. Numune ve görüntüleme ihtiyaçlarına bağlı olarak daha küçük bir eğrilik yarıçapına veya daha düşük veya daha yüksek manyetik momente veya zorlamaya sahip problar mevcuttur (örneğin; numunenin manyetizasyon yönünü prob ile yanlışlıkla çevirmekten kaçınmak için düşük bir zorlama numunesini görüntülerken düşük bir moment probu gerekebilir veya tersine manyetik bir desen yazmak için yüksek bir moment probu kullanılabilir18). MFM probu seçeneklerinin kapsamlı, ancak kapsamlı olmayan bir listesi için Malzeme Tablosuna bakın, daha ince bir manyetik kaplamanın daha keskin bir MFM ucu (ve dolayısıyla potansiyel olarak geliştirilmiş uzamsal çözünürlük) sağlayacağını, ancak daha düşük bir manyetik momentten dolayı hassasiyetin azalmasının muhtemel maliyetiyle olacağını unutmayın.
    1. Prob tutucuyu dikkatlice bir montaj bloğuna yerleştirin (bakınız Ek Şekil S1), ardından probu prob tutucuya yükleyin, hizalayın ve yaylı bir klipsle yerine sabitleyin (bkz. Ek Şekil S2). Probun tüm kenarlara paralel olduğundan ve tutucunun kanalının arkasına dokunmadığından optik mikroskop altında kontrol ederek emin olun. Probu bir çift cımbızla gerektiği gibi nazikçe manipüle edin.
      NOT: Elektrostatik deşarj (ESD), MFM probu ve/veya hassas AFM elektroniği üzerindeki metalik kaplamaya zarar verebilir, bu nedenle kullanmadan önce statik birikintileri boşaltmaya dikkat edin ve çevresel koşullara (ör. bağıl nem) bağlı olarak ESD önleyici eldiven giymeyi ve/veya topraklama bilek askısı veya paspası kullanmayı düşünün.
    2. Prob ucunun manyetik dipol oryantasyonunun numuneye dik olması için birkaç (~ 2-5) saniye boyunca güçlü bir kalıcı mıknatıs (bkz. Malzeme Tablosu) kullanarak probu dikey olarak (yani, prob konsola dipel) manyetize edin.
      NOT: Referans olarak, burada kullanılan prob manyetizatörü (bakınız Malzeme Tablosu ve Ek Şekil S3) ~ 2000 Oe'lik bir zorlamaya sahiptir ve manyetik momenti prob ucuna paralel ve konsola dik olacak şekilde mıknatıs yönlendirilmiş olarak kasanın prob tutucusunun üzerine sığacak şekilde tasarlanmıştır.
    3. AFM kafasını dikkatlice çıkarın. Prob ve prob tutucuyu, prob tutucu üzerindeki delikleri kafadaki temas pimleriyle hizalayarak takın. Kafayı AFM'ye takın ve yerine sabitleyin. Yine, ESD proba veya hassas AFM elektroniğine zarar verebileceğinden dikkatli olun.
  3. Lazeri MFM prob konsolunun ortasına ve konuma duyarlı dedektöre (PSD) hizalayın.
    1. Optimum hassasiyet için, konsol arkasındaki lazeri, konsol ucunun distal ucundan uç gerilmesine karşılık gelen konuma hizalayın.
    2. Dedektör üzerindeki yansıyan lazer ışınını ortalamak için sol/sağ ve yukarı/aşağı sapmaları en aza indirirken PSD'deki toplam sinyali en üst düzeye çıkarın. Konsol sapmasıyla orantılı bir çıkış voltajı üretmek üzere maksimum algılanabilir sapma aralığı elde etmek için lazer X ve Y sapma sinyallerini mümkün olduğunca sıfıra yakın ayarlayın.

2. Numune hazırlama ve kurulum

  1. Numuneyi AFM ayna vakum portunun üzerine yerleştirin. Manyetik numune tutucu kullanmaktan kaçının, çünkü bu numuneyi etkileyebilir ve/veya MFM ölçümüne müdahale edebilir. Numuneyi AFM aşamasına sabitlemek için ayna vakumunu açın.
    1. Nano ölçekli numune titreşimleri nedeniyle gürültünün girmesini önlemek için numuneyi görüntüleme için iyice sabitleyin. Numunenin tabanı ile AFM aşaması vakum portu arasında hava geçirmez bir conta oluşturulamıyorsa, uygun bir yapıştırma yapıştırıcısı kullanarak numuneyi metal bir kalıp (bkz. Malzeme Tablosu) veya cam mikroskop slaytına yapıştırın.
    2. MFM görüntülemenin yüksek çözünürlüğüne ve hassasiyetine yol açan düşük kaldırma yüksekliklerini sağlamak için numunenin mümkün olduğunca pürüzsüz olmasını sağlayın, ideal olarak nanometre ölçekli yüzey pürüzlülüğü ve döküntü içermediğinden emin olun (örneğin, tek kristal Ni-Mn-Ga gibi metal alaşımlı bir numune durumunda artık parlatma bileşiği) (bkz.

3. İlk kurulum ve örnek yaklaşım

  1. AFM kontrol yazılımına (MFM çalışma alanı) geri dönersek, seçilen probu temel temel olarak bilinen uç aksiliğini kullanarak, optik mikroskop görünümündeki artı işaretlerini ucun bulunduğu MFM prob konsolunun arkasına yerleştirilecek şekilde hizalayın.
  2. AFM aşamasını ve örneği, ilgilenilen bölge (ROI) doğrudan AFM ucunun altında olacak şekilde konumlandırın. Numune yüzeyi optik görünümde netleşene kadar AFM kafasını indirin. Probu numune yüzeyine çarpmamaya dikkat edin, çünkü bu prob ve/veya numune hasarına neden olabilir.
    NOT: Burada kullanılan AFM kontrol yazılımı iki odaklama seçeneği sunar: Örnek (varsayılan) ve İpucu Yansıması. Varsayılan seçenek 1 mm odak uzaklığı kullanır, yani yüzey optik görünümde netlemede göründüğünde AFM konsol yüzeyin ~ 1 mm üzerinde olacaktır. İpucu Yansıma modu 2 mm'lik bir odak uzaklığı kullanır, bu nedenle AFM konsol yüzeyin ~2 mm üzerinde olduğunda yüzey odakta görünürken, konsol yüzeyin ~1 mm üzerinde olduğunda (yansıtıcı bir numune yüzeyi olması durumunda) uç yansıması odakta görünür. Yüzeye yaklaşmak için önerilen yöntem, Uç Yansıması modunda başlamak ve numune yüzeyi odağa gelene kadar tam hızda (% 100) yaklaşmak, ardından Örnekleme'ye (varsayılan ) geçmek ve yüzey tekrar odaklanana kadar orta hızda (% 20) yaklaşmaktır.

4. Topografya görüntüleme (ana hat)

NOT: Aşağıda açıklanan protokol, topografya görüntüleme için aralıklı temas (dokunma) modunun kullanıldığını varsayar.

  1. Seçilen probun beklenen rezonans frekansını kapsayacak şekilde seçilen bir bölge boyunca dither piezo sürücü frekansını süpürecek başlangıç ve bitiş frekanslarını seçerek bir konsol ayarı yapın (örneğin; nominal f 0 = 75 kHz'lik bir prob için 50-100 kHz).
  2. Kullanılan belirli AFM sistemine ve yazılımına bağlı olarak (bkz. Malzeme Tablosu), seçilen prob tipi için bilinen nominal değerlere dayanarak aşağıdaki adımları otomatikleştirmek için tek tıklamayla otomatik ayarlama özelliğini kullanın.
    NOT: Konsol ayarlamak, doğal rezonans frekansını tanımlamayı ve tahrik genliğini (bu frekansta veya yakınında) ayarlamayı içerir, böylece konsol uygun bir hedef genlikte (nanometre cinsinden) salınır.
    1. Ana hat konsol ayarı için, uç-numune yaklaşımı sırasında değişen uç-numune etkileşimleri nedeniyle rezonans frekansındaki kaymaları telafi etmek için rezonans zirvesinden biraz daha düşük frekansa (tepeden genlikte ~%5 azalma) ofset edilmiş bir tahrik frekansı seçin.
    2. İyi bir başlangıç noktası olarak ~50 nm konsol salınımına karşılık gelen bir hedef genlikle sonuçlanan bir tahrik genliği seçin (AFM sistemi ve burada kullanılan MFM probu için PSD'de ~500 mV genlik, bkz.
      NOT: Ölçülen fotodiyot sapma sinyalini (mV veya V cinsinden) bir salınım genliğine (nm cinsinden) dönüştürmek için, nominal veya ölçülen prob sapma hassasiyetinin bilinmesi gerekir.
    3. Topografya görüntüleme için iyi bir başlangıç noktası olarak boş alan hedef genliğinin ~0,8x'ine (yani, 50 nm boş alan genliği için ~40 nm) karşılık gelen bir genlik ayar noktası seçin.
      NOT: Daha yüksek genlikli bir ayar noktası, daha yumuşak bir çarpışma ile sonuçlanır, ancak yanlış bir çarpışma olasılığını artırır (yani, rastgele dalgalanmalardan / konsola etki eden geçici kuvvetlerden kaynaklanan salınım genliğinde hafif bir azalma nedeniyle probun yüzeyde yanlışlıkla devreye girdiğini düşünen cihaz / yazılım). Tersine, daha düşük genlikli bir ayar noktası, yanlış bir devreye girme olasılığını azaltır, ancak devreye girdiğinde potansiyel olarak artan uç aşınması veya numune hasarı pahasına.
  3. Numune yüzeyine tutun ve numuneye ve ilgilenilen özelliklere bağlı olarak istenen tarama boyutunu ayarlayın (tipik olarak X ve Y'de <1 μm ila onlarca μm arasında bir yerde).
  4. Genlik ayar noktasını, yükseklik sensörü kanalında birbirini izleyemeyen izleme ve yeniden izleme çizgilerinde görüldüğü gibi, uç numune yüzeyi ile temasını kaybedene kadar 1-2 nm'lik artışlarla artırın. Ardından, genlik ayar noktasını ~ 2-4 nm azaltın, böylece uç numune yüzeyiyle temas halinde olur.
    NOT: Yukarıdakiler, uç-numune etkileşim kuvvetini en aza indirmeye, böylece numuneyi korumaya, prob ucu ömrünü uzatmaya ve uç aşınmasını, özellikle manyetik kaplamanın erken kaybını en aza indirerek MFM performansını artırmaya ve ayrıca uç artefaktlarını topografyaya ve / veya manyetik faz görüntülerine sokma olasılığına yardımcı olacaktır.
  5. Orantılı (P) ve integral (I) kazançları, gürültüyü en aza indirirken geri besleme sistemini numune yüzey topografyasını izlemeye zorlayacak kadar yüksek olacak şekilde ayarlayarak optimize edin. Bunu yapmak için, hata kanalında gürültü görünmeye başlayana kadar kazanımları artırın, ardından hafifçe geri çekilin. Sistem tipik olarak I kazancına P kazancından daha duyarlıdır.

5. MFM görüntüleme (araya eklenmiş kaldırma modu geçişi)

  1. AFM topografya görüntüleme parametreleri optimize edildikten sonra, yüzeyden kısa bir mesafe (≥200 nm) çekin ve prob ayar menüsüne geri dönün. Araya eklenmiş kaldırma modu MFM hattını elde etmek için kullanılacak ikinci bir konsol melodisi gerçekleştirin ve bu melodinin sonuçlarının önceki ana hat parametrelerinden bağlantısını kaldırdığınızdan emin olun.
    1. Adım 4.2.1'deki ana (topografya) hat ayarı için kullanılan %5'lik tepe ofsetinin aksine, araya eklenmiş kaldırma modu (MFM) ayarı için tepe ofsetini %0'a ayarlayın (yani, aradaki MFM geçişi sırasında probu doğal boş alan rezonans frekansında sürün, çünkü prob kuvvetli çekici veya itici van der Waals elektrostatik kuvvetlerinin hissedildiği bölgenin dışında salınım yapacaktır). Adım 4.1'e benzer şekilde, probun rezonans frekansını kapsayan bir bölge boyunca sürücü frekansını süpürecek başlangıç ve bitiş frekanslarını seçin.
    2. Araya eklenmiş kaldırma modu hedef (veya sürüş) genliğini, adım 4.2.2'de seçilen ana hat hedef (veya sürücü) genliğinden biraz daha az olacak şekilde ayarlayın (örneğin, topografya ana hattı için 50 nm hedef genliği kullanılıyorsa, araya eklenmiş kaldırma modu MFM geçişi için ~45 nm hedef genliği). Bu, optimum yanal çözünürlük için düşük kaldırma yükseklikleri kullanılırken yüzeye çarpmadan (yani, topografik artefaktlar veya faz sivri uçları oluşturmadan) yüksek hassasiyetli MFM görüntülemeyi mümkün kılacaktır.
  2. Konsol ayarı penceresinden çıkın, yüzeyde yeniden devreye girin ve MFM görüntüleme parametrelerini optimize edin.
    1. İlk kaldırma taraması (araya eklenmiş MFM geçişi) yüksekliğini 25 nm olarak ayarlayın, ardından ~2-5 nm'lik artışlarla kademeli olarak azaltın. Prob sadece yüzeye çarpmaya başladığında, MFM faz kanalında keskin sivri uçlar görünecektir; prob ucunu korumak ve topografik eserlerin ortaya çıkmasını önlemek için tarama yüksekliğini hemen ~ 2-5 nm artırın.
    2. Ara yaprak sürücü genliğini, ara yaprak tahrik genliği ana hat tahrik genliğini aşana kadar ~2-5 nm'ye karşılık gelen küçük artışlarla artırın veya prob, MFM faz kanalındaki ani artışlarla kanıtlandığı gibi yüzeyle temas etmeye başlar. Ardından, MFM faz kanalında ani artışlar görülmemesi için ara bırakma sürücü genliğini hafifçe azaltın (~ 1-2 nm artışlara karşılık gelir).
    3. Topografik yapıtlardan arındırılmış yüksek çözünürlüklü bir MFM görüntüsü elde edilene kadar kademeli olarak daha küçük artışlarla ayarlayarak kaldırma tarama yüksekliğini yinelemeli olarak optimize etmeye devam edin ve sürücü genliğini durdurun.
      1. Topografya eserlerinden sorumlu uç örneği van der Waals etkileşimleri, istenen uzun menzilli manyetik kuvvetlerden çok daha hızlı bir şekilde mesafe ile düştüğü için, MFM manyetik faz görüntüsündeki özelliklerin kökenini değerlendirmek için, bu özelliklerin kaldırma yüksekliği bağımlılığını araştırın. Topografya eserleri, kaldırma yüksekliğindeki küçük artışlarla (azalmalarla) aniden kaybolma (görünme) eğilimindeyken, gerçek manyetik faz tepkileri kademeli olarak değişecektir (örneğin; çözünürlük ve gürültüye sinyal, azalan kaldırma yüksekliği ile iyileşecektir).
      2. Benzer şekilde, tekrarlanan tarama sırasında düşük zorlama kabiliyetine sahip numunelerin manyetik moment hizalamasında değişiklikler gözlenirse, bu, düşük bir moment probunun (bkz. Malzeme Tablosu) ve potansiyel olarak daha yüksek kaldırma yüksekliklerinin kullanılmasını gerektirecek uçtan kaynaklı anahtarlamanın göstergesi olabilir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yapay spin-buz (ASI) kafesleri
Yapay spin buzları, etkileşen nanomıknatısların litografik olarak tanımlanmış iki boyutlu ağlarıdır. Tasarım gereği hayal kırıklığı sergiliyorlar (yani, enerji manzarasında birçok yerel minimanın varlığı)21,42,43. Dizi bileşenleri arasındaki manyetik konfigürasyonları ve etkileşimleri aydınlatmak için yüksek çözünürlüklü MFM görüntüleme, kafes21'in spin-b...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yüksek çözünürlüklü MFM görüntüleme, önce her hat için karşılık gelen yüksek çözünürlüklü, yüksek doğrulukta bir topografya taramasının alınmasını gerektirir. Bu topografya taraması tipik olarak, örnek topografya47'yi görüntülemek için bir genlik modülasyonu geri besleme sistemi kullanan aralıklı temas veya kılavuz çekme modu AFM aracılığıyla elde edilir. Topografya taramasının aslına uygunluğu, konsol ve geri besleme kazanımlarının genlik ayar noktasının Protokol'de açıklandığı şekilde ayarlanmas...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm AFM / MFM görüntülemeleri Boise State Üniversitesi Yüzey Bilimleri Laboratuvarı'nda (SSL) gerçekleştirildi. Bu çalışmada kullanılan eldiven kutusu AFM sistemi, PHD, ACP ve OOM için kısmi destek sağlayan Ulusal Bilim Vakfı Büyük Araştırma Enstrümantasyonu (NSF MRI) Hibe Numarası 1727026 kapsamında satın alınmıştır. OOM için kısmi destek, NSF KARİYER Hibe Numarası 1945650 tarafından da sağlanmıştır. Delaware Üniversitesi'nde, yapay spin-buz yapılarının üretimi ve elektron mikroskobu karakterizasyonu da dahil olmak üzere yapılan araştırmalar, ABD Enerji Bakanlığı, Temel Enerji Bilimleri Ofisi, Malzeme Bilimleri ve Mühendisliği Bölümü tarafından DE-SC0020308 Ödülü kapsamında desteklenmiştir. Yazarlar, burada gösterilen Ni-Mn-Ga örneklerinin yararlı tartışmaları ve hazırlanması için Dr. Medha Veligatla ve Peter Müllner'e, ayrıca Ek Dosya 1'de de dahil olmak üzere MFM standart çalışma prosedürüne katkılarından dolayı Dr. Corey Efaw ve Lance Patten'e teşekkür eder.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Atomik kuvvet mikroskobuBrukerDimension IconNanoscope kontrol yazılımı kullanır
Torpido gözü, inert atmosferMBraunLabMaster Pro MB200B + MB20G gaz arıtma ünitesiBruker Dimension Icon AFM ile kullanım için özel tasarım (sızdırmaz elektrik geçişleri, titreşim izolasyonu, akustik gürültü ve hava akımı minimizasyonu vb.) ve derinlik
MESPk = 3 N/m, f0 = 75 kHz, r = 35 nm, 400 Oe zorlama, 1 x 10-13 EMU momenti. Daha sıkı özelliklere sahip geliştirilmiş bir versiyon olan MESP-V2 artık mevcut. Ayrıca Bruker'in MESP-RC'sini (standart MESP'den 2 kat daha yüksek rezonans frekansı, f 5 N/m'lik marjinal olarak daha sert nominal yay sabiti ile) ve düşük (0,3 x 10-13 EMU) veya yüksek (3 x 10-13 EMU) momenti ( yani, sırasıyla MESP-LM veya MESP-HM) veya zorlama. 4x normal MESP, 3x MESP-LM ve 3x MESP-HM varyantlarını içeren 10 probdan oluşan çeşitli bir paket, Bruker'den MESPSP olarak temin edilebilir. Diğer satıcılar da MESP'ye benzer özelliklere sahip MFM probları üretir (örneğin, Nanosensörlerden PPP-MFMR, düşük zorlayıcılık için -LC, düşük moment için -LM ve "süper keskin" azaltılmış uç yarıçapı için SSS dahil olmak üzere çeşitli varyantlarda da mevcuttur; AppNano'dan MAGT, düşük moment [-LM] ve yüksek moment [-HM] varyantlarında mevcuttur). Benzer şekilde, Team Nanotec, konsol yay sabiti ve manyetik kaplama kalınlığı açısından çeşitli seçeneklere sahip bir dizi yüksek çözünürlüklü MFM probu (HR-MFM) sunar.
MFM test örneğiBrukerMFM örneği12 mm çapında çelik bir disk üzerine monte edilmiş manyetik kayıt bandı bölümü; sorun giderme ve MFM probunun manyetize olduğundan ve düzgün çalıştığından emin olmak için kullanışlıdır
Nanscope AnalizBrukerSürüm 2.0Ücretsiz AFM görüntü işleme ve analiz yazılım paketi, ancak tescilli, Bruker AFM'ler için tasarlanmış ve bunlarla sınırlıdır; benzer işlevler ücretsiz olarak kullanılabilir, Gwyddion, WSxM ve diğerleri gibi platformdan bağımsız AFM görüntü işleme ve analiz yazılım paketleri
Prob tutucuBrukerDAFMCH veya DCHNMKullanılan belirli AFM'ye özgü; DAFMCH, çoğu MFM uygulaması için uygun olan standart temas ve kılavuz çekme modlu prob tutucudur, DCHNM ise özellikle hassas MFM görüntüleme için özel bir mıknatıssız versiyondur
Prob manyetizörüBrukerDMFM-STARTMFM "başlangıç kiti", Dimension Icon AFM için özel olarak tasarlanmıştır; 1 kutu 10 MESP probu içerir (yukarıya bakın), bir prob manyetizörü (dikey olarak hizalanmış, Yukarıdaki DAFMCH veya DCHNM prob tutucusunu barındıracak şekilde tasarlanmış bir montajda ~2.000 Oe mıknatıs ve bir manyetik bant örneği (MFMSAMPLE, yukarıda)
Numune DiskiTed Pella16218Ürün numarası 15 mm çapında paslanmaz çelik numune diski içindir. Ayrıca 6 mm, 10 mm, 12 mm ve 20 mm çaplarda https://www.tedpella.com/AFM_html/AFM.aspx#anchor842459
Taramalı elektron mikroskobu (SEM)mevcutturZeiss MerlinGemini IISEM parametreleri: 5 keV hızlanma gerilimi, 30 pA elektron akımı, 5 mm çalışma mesafesi. Nm ölçekli ASI kafes özellikleri nedeniyle, yüksek kaliteli görüntüler üretmek için diyafram açıklığı ve stigmation hizalaması çekimden önce ayarlandı.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Martin, Y., Wickramasinghe, H. K. Magnetic imaging by ''force microscopy'' with 1000 Å resolution. Applied Physics Letters. 50 (20), 1455-1457 (1987).
  2. Grütter, P., Mamin, H. J., Rugar, D. Scanning Tunneling Microscopy II: Further Applications and Related Scanning Techniques. Wiesendanger, R., Guntherodt, H. -J. , Springer. Berlin Heidelberg. 151-207 (1992).
  3. Hartmann, U. Magnetic force microscopy. Annual Review of Materials Science. 29 (1), 53-87 (1999).
  4. Abelmann, L., vanden Bos, A., Lodder, C. Magnetic Microscopy of Nanostructures. Hopster, H., Oepen, H. P. , Springer. Berlin Heidelberg. 253-283 (2005).
  5. Abelmann, L. Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition). Lindon, J. C., Tranter, G. E., Koppenaal, D. W. , Academic Press. 675-684 (2017).
  6. Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. Atomic force microscope. Physical Review Letters. 56 (9), 930-933 (1986).
  7. Eaton, P., West, P. Atomic Force Microscopy. , Oxford University Press. (2010).
  8. Garcia, R. Nanomechanical mapping of soft materials with the atomic force microscope: methods, theory and applications. Chemical Society Reviews. 49 (16), 5850-5884 (2020).
  9. Zhang, H., et al. Atomic force microscopy for two-dimensional materials: A tutorial review. Optics Communications. 406, 3-17 (2018).
  10. Jagtap, R., Ambre, A. Overview literature on atomic force microscopy (AFM): Basics and its important applications for polymer characterization. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences. 13, 368-384 (2006).
  11. Rugar, D., et al. Magnetic force microscopy: General principles and application to longitudinal recording media. Journal of Applied Physics. 68 (3), 1169-1183 (1990).
  12. Ladak, S., Read, D., Perkins, G., Cohen, L., Branford, W. Direct observation of magnetic monopole defects in an artificial spin-ice system. Nature Physics. 6 (5), 359-363 (2010).
  13. Porro, J., Bedoya-Pinto, A., Berger, A., Vavassori, P. Exploring thermally induced states in square artificial spin-ice arrays. New Journal of Physics. 15 (5), 055012(2013).
  14. Davis, P. H., et al. Localized deformation in Ni-Mn-Ga single crystals. Journal of Applied Physics. 123 (21), 215102(2018).
  15. Reinhold, M., Kiener, D., Knowlton, W. B., Dehm, G., Müllner, P. Deformation twinning in Ni-Mn-Ga micropillars with 10M martensite. Journal of Applied Physics. 106 (5), 053906(2009).
  16. Reinhold, M., Watson, C., Knowlton, W. B., Müllner, P. Transformation twinning of Ni-Mn-Ga characterized with temperature-controlled atomic force microscopy. Journal of Applied Physics. 107 (11), 113501(2010).
  17. Watson, C. S., Hollar, C., Anderson, K., Knowlton, W. B., Müllner, P. Magnetomechanical four-state memory. Advanced Functional Materials. 23 (32), 3995-4001 (2013).
  18. Al-Khafaji, M. A., Rainforth, W. M., Gibbs, M. R. J., Bishop, J. E. L., Davies, H. A. The effect of tip type and scan height on magnetic domain images obtained by MFM. IEEE Transactions on Magnetics. 32 (5), 4138-4140 (1996).
  19. Kaffash, M. T., Lendinez, S., Jungfleisch, M. B. Nanomagnonics with artificial spin ice. Physics Letters A. 402, 127364(2021).
  20. Skjærvø, S. H., Marrows, C. H., Stamps, R. L., Heyderman, L. J. Advances in artificial spin ice. Nature Reviews Physics. 2 (1), 13-28 (2020).
  21. Wang, R., et al. Artificial 'spin ice' in a geometrically frustrated lattice of nanoscale ferromagnetic islands. Nature. 439 (7074), 303-306 (2006).
  22. Lendinez, S., Jungfleisch, M. B. Magnetization dynamics in artificial spin ice. Journal of Physics: Condensed Matter. 32 (1), 013001(2019).
  23. May, A., et al. Magnetic charge propagation upon a 3D artificial spin-ice. Nature Communications. 12 (1), 3217(2021).
  24. Gliga, S., Iacocca, E., Heinonen, O. G. Dynamics of reconfigurable artificial spin ice: Toward magnonic functional materials. APL Materials. 8 (4), 040911(2020).
  25. Sklenar, J., Lendinez, S., Jungfleisch, M. B. Solid State Physics. Stamps, R. L., Schultheiß, H. 70, Academic Press. 171-235 (2019).
  26. Nisoli, C., Moessner, R., Schiffer, P. Colloquium: Artificial spin ice: Designing and imaging magnetic frustration. Reviews of Modern Physics. 85 (4), 1473(2013).
  27. Zhang, X., et al. Understanding thermal annealing of artificial spin ice. APL Materials. 7 (11), 111112(2019).
  28. Lendinez, S., Kaffash, M. T., Jungfleisch, M. B. Emergent spin dynamics enabled by lattice interactions in a bicomponent artificial spin ice. Nano Letters. 21 (5), 1921-1927 (2021).
  29. Goryca, M., et al. Magnetic-field-dependent thermodynamic properties of square and quadrupolar artificial spin ice. Physical Review B. 105 (9), 094406(2022).
  30. Gartside, J. C., et al. Realization of ground state in artificial kagome spin ice via topological defect-driven magnetic writing. Nature Nanotechnology. 13 (1), 53-58 (2018).
  31. Straka, L., Fekete, L., Heczko, O. Antiphase boundaries in bulk Ni-Mn-Ga Heusler alloy observed by magnetic force microscopy. Applied Physics Letters. 113 (17), 172901(2018).
  32. Straka, L., Fekete, L., Rameš, M., Belas, E., Heczko, O. Magnetic coercivity control by heat treatment in Heusler Ni-Mn-Ga (-B) single crystals. Acta Materialia. 169, 109-121 (2019).
  33. Sozinov, A., Lanska, N., Soroka, A., Zou, W. 12% magnetic field-induced strain in Ni-Mn-Ga-based non-modulated martensite. Applied Physics Letters. 102 (2), 021902(2013).
  34. Ullakko, K., Huang, J., Kantner, C., O'Handley, R., Kokorin, V. Large magnetic-field-induced strains in Ni2MnGa single crystals. Applied Physics Letters. 69 (13), 1966-1968 (1996).
  35. Heczko, O. Magnetic shape memory effect and highly mobile twin boundaries. Materials Science and Technology. 30 (13), 1559-1578 (2014).
  36. Niklasch, D., Maier, H., Karaman, I. Design and application of a mechanical load frame for in situ investigation of ferromagnetic shape memory alloys by magnetic force microscopy. Review of Scientific Instruments. 79 (11), 113701(2008).
  37. Wu, A. Q., et al. HAMR areal density demonstration of 1+ Tbpsi on spinstand. IEEE Transactions on Magnetics. 49 (2), 779-782 (2013).
  38. Sifford, J., Walsh, K. J., Tong, S., Bao, G., Agarwal, G. Indirect magnetic force microscopy. Nanoscale Advances. 1 (6), 2348-2355 (2019).
  39. Koblischka, M., Hartmann, U. Recent advances in magnetic force microscopy. Ultramicroscopy. 97 (1-4), 103-112 (2003).
  40. Kief, M., Victora, R. Materials for heat-assisted magnetic recording. MRS Bulletin. 43 (2), 87-92 (2018).
  41. Kautzky, M. C., Blaber, M. G. Materials for heat-assisted magnetic recording heads. MRS Bulletin. 43 (2), 100-105 (2018).
  42. Jungfleisch, M., et al. Dynamic response of an artificial square spin ice. Physical Review B. 93 (10), 100401(2016).
  43. Heyderman, L. J., Stamps, R. L. Artificial ferroic systems: novel functionality from structure, interactions and dynamics. Journal of Physics: Condensed Matter. 25 (36), 363201(2013).
  44. Kaffash, M. T., Lendinez, S., Jungfleisch, M. B. Tailoring ferromagnetic resonance in bicomponent artificial spin ices. 2021 IEEE International Conference on Microwaves, Antennas, Communications and Electronic Systems (COMCAS). , 500-503 (2021).
  45. Lai, Y., et al. Absence of magnetic domain wall motion during magnetic field induced twin boundary motion in bulk magnetic shape memory alloys. Applied Physics Letters. 90 (19), 192504(2007).
  46. Venkateswaran, S., Nuhfer, N., De Graef, M. Magnetic domain memory in multiferroic Ni2MnGa. Acta Materialia. 55 (16), 5419-5427 (2007).
  47. Garcia, R., San Paulo, A. Attractive and repulsive tip-sample interaction regimes in tapping-mode atomic force microscopy. Physical Review B. 60 (7), 4961(1999).
  48. Thormann, E., Pettersson, T., Kettle, J., Claesson, P. M. Probing material properties of polymeric surface layers with tapping mode AFM: Which cantilever spring constant, tapping amplitude and amplitude set point gives good image contrast and minimal surface damage. Ultramicroscopy. 110 (4), 313-319 (2010).
  49. Xue, B., Yan, Y., Hu, Z., Zhao, X. Study on effects of scan parameters on the image quality and tip wear in AFM tapping mode. Scanning: The Journal of Scanning Microscopies. 36 (2), 263-269 (2014).
  50. Hon, K., et al. Numerical simulation of artificial spin ice for reservoir computing. Applied Physics Express. 14 (3), 033001(2021).
  51. Jensen, J. H., Folven, E., Tufte, G. Computation in artificial spin ice. ALIFE 2018: The 2018 Conference on Artificial Life. , MIT Press. 15-22 (2018).
  52. Barker, S., Rhoads, E., Lindquist, P., Vreugdenhil, M., Müllner, P. Magnetic shape memory micropump for submicroliter intracranial drug delivery in rats. Journal of Medical Devices. 10 (4), (2016).
  53. Gartside, J. C., et al. Reconfigurable training and reservoir computing in an artificial spin-vortex ice via spin-wave fingerprinting. Nature Nanotechnology. 17 (5), 406-469 (2022).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Magnetic Force MicroscopyMFM ResolutionNanoscale Magnetic DomainsAtomic Force MicroscopyLift Height OptimizationMagnetic Phase ImagingArtificial Spin IceSpin Wave ComputingMagnetic Shape Memory AlloyTopographical Artifacts

Related Articles