La visualización y manipulación de la magnetización en la nanoescala utilizando instrumentos NTEGRA de NT-MDT

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Los temas cubiertos

Fondo
Introducción
El aumento de la sensibilidad y la resolución de la microscopía magnética-Force
La elección de la Sonda de Derecho
Escáner sin piezas magnéticas
Campo de aplicación externa
Muchos de paso de las técnicas
MFM de muestras de alta temperatura

Fondo

NT-MDT Co. fue establecida en 1991 con el propósito de aplicar toda la experiencia acumulada y el conocimiento en el campo de la nanotecnología para suministrar los investigadores con los instrumentos adecuados para resolver cualquier posible tarea por la que se en las dimensiones a escala nanométrica. La empresa NT-MDT fue fundada en Zelenograd - el centro de Microelectrónica de Rusia. El desarrollo de productos se basan en la combinación de la tecnología MEMS, el poder del software moderno, el uso de componentes de gama alta microelectrónica y piezas mecánicas de precisión. Como una empresa comercial NT-MDT Co. existe desde 1993.

Introducción

Hoy en día los campos más prometedores de las investigaciones de la nanotecnología es la nano-escala de medición de la magnetización de objetos locales. Investigación de las películas ultra delgada magnética que permitirá aumentar la capacidad de almacenamiento de los dispositivos de diez veces, la creación de elementos de la espintrónica conducirá al desarrollo de nuevas calcula fundamentalmente con la "lectura / escritura / Guardar" procesos llevados a cabo en un solo chip, magnetostricción podría ser útil para nanoelectrónica dispositivos de construcción.

Microscopía de fuerza magnética permite visualizar y manipular la magnetización de decenas resolución nanómetros.

Hay seis componentes esenciales de alta calidad MFM:

1. aumento de la sensibilidad debido al ambiente de vacío
2. la elección adecuada de la sonda
3. escáner sin piezas magnéticas (campo externo no obstaculice la imagen)
4. aplicación precisa de campo externo
5. muchas de paso de compensación de las influencias electrostáticas y otros
6. preciso de la temperatura durante las medidas de cambio de MFM

El aumento de la sensibilidad y la resolución de la microscopía magnética-Force

Hay varias maneras de aumentar la sensibilidad y la resolución de la microscopía de fuerza magnética. La más sencilla es colocar el sistema de medición (sistema de muestra, un escáner y el registro) en el medio ambiente bajo vacío. Por ejemplo, NTEGRA Aura ® produce 10 ^-2 torr de vacío que es suficiente para el crecimiento de diez veces el contraste de fase en el MFM dinámico de dos pasos. Pero en este caso, la "señal / ruido" ganancias proporción cinco veces. El alto vacío (hasta 10 ^-6 torr) permite aumentar la sensibilidad mayor, pero en comparación con el vacío bajo la diferencia es insignificante.

Aire

Vacío

Figura 1. MFM imágenes de la superficie de disco duro obtenido en el aire ambiente y en el vacío. Ambas imágenes son de 1x1 m

Figura 2. Estructura de dominios magnéticos de película ultra fina de cobalto (1,6 m) 4,5 x 4,5 micras. Las muestras facilitadas por el Dr. A. Maziewski, Uniwersytet w Bialymstoku, Polonia

La elección de la Sonda de Derecho

La calidad de la sonda es otro factor importante que afecta a la resolución y la sensibilidad del MFM. El revestimiento de punta magnética debe ser de un grosor adecuado para la punta podía "sentir" atracción magnética de la muestra. Pero al mismo tiempo, la punta debe ser lo suficientemente afilado como para proporcionar una alta resolución espacial. NT-MDT ofrece sondas de AFM de silicio con una capa magnética CoCr de la punta para la medición magnética. Cr protege la capa magnética de la oxidación. El espesor de la capa es 30-40 nm.

Escáner sin piezas magnéticas

Para la investigación de algunos de los efectos magnéticos, es necesario aplicar el campo magnético externo a la muestra. Por lo general, provoca ciertas dificultades como el SPM regulares integra algunos detalles que pueden ser magnetizados. Como resultado, cualquier medición de campo externo llevar a la distorsión de la imagen de AFM. Este problema fue resuelto por el NT-MDT Co. Su "primer dispositivo para la medición magnética (1998) había escáner de diseño especial, sin piezas magnéticas.

Pero hoy en día la empresa ofrece equipos nuevos - plataforma nanolaboratorio NTEGRA - con la medición de la unidad principal y la base de hechos de materiales no magnéticos. Que permite evitar el desplazamiento de la sonda, mientras que el encendido / apagado del campo magnético. El escáner está equipado con sensores de cierre lazo de control que llevan a cabo la corrección piezocerámicas cambio y proporcionar el posicionamiento de la sonda exclusivamente precisa.

Campo de aplicación externa

El campo magnético externo puede por aplicar en forma paralela y perpendicular a la exploración de superficie. El nanolaboratorio NTEGRA funcionalidad 's permite aplicar el campo magnético externo hasta + / -0,2 T en plano de la superficie y + / -0,02 T en forma perpendicular (campo vertical).

con el generador de campo magnético longitudinal

con el generador de campo magnético transversal

Figura 3. SPM sistema de mediciones en el campo magnético externo sobre la base de la plataforma NTEGRA

El generador de campo magnético longitudinal está destinado a la creación del campo magnético orientado en plano de la muestra. El generador se compone de bobina de excitación con hilos magnéticos. El detector de Hall, con rango de escala de hasta 2 kgauss se instala en uno de los polos cables con el fin de medir el valor del campo magnético.

El generador de campo magnético vertical, está destinado a la creación del campo magnético perpendicular al plano de la muestra. Se compone de bobina de excitación con construir-en el Salón de detector con un rango de escala de 500 gauss, y un soporte para la muestra.

Figura 4. Film de itrio-hierro granate en la presencia de un campo magnético vertical. Las imágenes de la misma parte de la superficie de 90? 90 micrómetros. Las muestras se proporcionan por el prof. FVLisovskiy, radioelectrónico Instituto, Rusia.

Muchos de paso de las técnicas

Hay varias maneras de llevar a cabo la compensación de la influencia electrostática y la topografía, que se presentan en Figue 5.

Figura 5. El esquema de medición magnética de tres pasos de elemento de nanoelectrónica

Para las muestras de poseer cualquier electrostática varios pases potencial se debe realizar en una sola sesión. En el esquema es un experimento con la magnetización del elemento nanoelectrónica:

• Pasar primero muestra la topografía;
• Segundo paso muestra el potencial de influir en la topografía de superficie con una compensación;
• Pase tercera muestra la magnetización con tanto potencial electrostático y la topografía compensada.

MFM de muestras de alta temperatura

Temperatura de la muestra se puede cambiar durante el MFM.

Figura 6. MFM imágenes del monocristal cobalto con anisotropía uniaxial. Transición de fase ocurre cuando la temperatura aumenta. Las imágenes obtenidas de la misma zona, 14 x 40 micras. Muestra de cortesía del Prof. AG Pastushenkov, Tver Universidad, Rusia.

Fuente: NT-MDT Co.

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