Visualisere og Manipulere magnetisasjon på nanoskala Bruk NTEGRA Instruments fra NT-MDT

:: AZoNanotechnology Artikkel

Emner som dekkes

Bakgrunn
Innledning
Økt følsomhet og oppløsning av Magnetic-Force Mikroskopi
Velge den riktige Probe
Scanner med No Magnetic Parts
Ekstern Felt Application
Mange-Pass Teknikker
MFM av High Temperature prøver

Bakgrunn

NT-MDT Co ble etablert i 1991 med det formål å gjelde alle akkumulert erfaring og kunnskap innen nanoteknologi for å forsyne forskere med instrumentene egnet til å løse eventuelle oppgaven ligge i nanometer skala dimensjoner. Selskapet NT-MDT ble grunnlagt i Zelenograd - sentrum av russisk Microelectronics. Produktene utvikling er basert på kombinasjonen av MEMS-teknologi, kraft av moderne programvare, bruk av high-end mikroelektroniske komponenter og presisjon mekaniske deler. Som en kommersiell virksomhet NT-MDT Co foreligger fra 1993.

Innledning

I dag den mest lovende områdene nanoteknologi undersøkelser er nano-skalert objekter lokale magnetization måling. Undersøkelse av ultra tynne magnetiske filmer vil gjøre det mulig å øke lagringsenheter kapasiteten tidobbelt; spintronics elementer etableringen vil føre til utvikling av fundamentalt nye beregner med "lese / skrive / lagre" prosesser som er utført på en enkelt brikke, kan magnetostriction være nyttig for nanoelectronic enheter konstruksjon.

Magnetic-force mikroskopi gjør visualisere og manipulere magnetiseringen av titalls nanometer oppløsning.

Det er seks vesentlige av høy kvalitet MFM:

1. økt følsomhet på grunn av vakuum miljø
2. riktig valg av sonden
3. skanner uten magnetiske deler (ekstern feltet ikke hindrer imaging)
Fire. nøyaktig eksterne felt søknad
5. mange-pass kompensasjon av elektrostatisk og andre påvirkninger
Seks. presise temperatur skiftende løpet MFM målinger

Økt følsomhet og oppløsning av Magnetic-Force Mikroskopi

Det er flere måter å øke følsomhet og oppløsning av magnetiske-force mikroskopi. Den enkleste er å plassere målesystem (prøve, skanner og registrering system) i den lave vakuum miljø. For eksempel NTEGRA ® Aura produserer 10 ^-2 torr vakuum som er nok for tidoblet vekst av fasekontrast i de to-pass dynamisk MFM. Men i dette tilfellet "signal / støy" ratio gevinster femdoblet. høye vakuum (opp til 10 ^-6 torr) gjør det mulig å øke følsomheten større, men å sammenligne den lave vakuum forskjellen er ubetydelig.

Air

Vacuum

Figur 1. MFM bilder på harddisken overflaten oppnådd i luft og i vakuum. Begge bildene er av 1x1 mikrometer

Figur 2. Magnetic domene struktur av ultra tynn kobolt film (1,6 mikrometer) 4,5 x 4,5 mikrometer. Prøvene leveres av Dr. A. Maziewski, Uniwersytet w Bialymstoku, Polen

Velge den riktige Probe

Probe kvalitet er en annen viktig faktor som påvirker oppløsning og følsomhet MFM. Spissen magnetiske belegget bør være av passende tykkelse for tip kunne "føle" prøven tiltrekningskraft. Men samtidig spissen skal være skarp nok til å gi høy romlig oppløsning. NT-MDT tilbyr AFM silisium prober med CoCr magnetiske belegget på spissen for magnetisk måling. Cr beskytter magnetiske laget fra oksidering. Tykkelsen på belegget er 30-40 nm.

Scanner med No Magnetic Parts

For etterforskningen av noen magnetiske effekter er det nødvendig å bruke eksterne magnetfelt til prøven. Vanligvis fører det visse vanskeligheter som den vanlige SPM integrerer noen detaljer som kunne bli hypnotisert. Som et resultat, eventuelle eksterne feltmålinger føre til forvrengning av AFM bilde. Dette problemet ble løst ved NT-MDT Co Dens 'første enheten for magnetiske målinger (1998) hadde scanner av spesielle design med ingen magnetiske deler.

Men i dag selskapet tilbyr helt nytt utstyr - NTEGRA nanolaboratory plattform - med målehode og baseenheten laget av ikke-magnetiske materialer. Det gjør det mulig å unngå sonden shift mens du slår på / av det magnetiske feltet. Skanneren er utstyrt med nære sløyfe kontroll sensorer som utfører piezoceramics shift korreksjon og gi utelukkende presis probe posisjonering.

Ekstern Felt Application

Den eksterne magnetiske feltet kunne ved anvendt parallelt og vinkelrett måte å skanne overflaten. Den NTEGRA nanolaboratory 's funksjonalitet gjør det mulig å bruke eksterne magnetfeltet opp til + / -0,2 T i ren overflaten og + / -0,02 T i loddrett måte (vertikalt felt).

med langsgående magnetfeltet generator

med tverrgående magnetfelt generator

Figur 3. SPM system for målinger i det ytre magnetiske feltet på NTEGRA plattformen basis

Den langsgående magnetfelt generator er beregnet for etableringen av magnetiske felt orientert i-sletten av prøven. Generatoren består av spennende spiral med magnetisk ledninger. The Hall detektor med skala område opp til 2 kgauss er installert på en av ledningene polene i orden for å måle magnetfeltet verdi.

Den vertikale magnetfelt generator er beregnet for etableringen av magnetfeltet normal til flate av utvalget. Den består av spennende spiral med innebygd Hall detektor med skala område på 500 Gauss, og en prøve holderen.

Figur 4. Film av yttrium-jernholdige granat i nærvær av vertikale magnetiske felt. Bildene av den samme delen av overflaten 90? 90 mikrometer. Prøvene leveres av prof.. FVLisovskiy, Radioelectronic Institute, Russland.

Mange-Pass Teknikker

Det er flere måter å gjennomføre kompensasjon av elektrostatisk og topografi innflytelse, som er presentert i Figue 5.

Figur 5. Ordningen med tre-pass magnetisk måling av nanoelectronic element

For prøver inneha noen elektrostatisk potensial flere passerer bør utføres i én økt. På ordningen er et eksperiment med magnetisering av nanoelectronic element:

• Første pass viser topografi;
• Andre passere viser overflaten potensial med topografi innflytelse kompensert;
• Tredje pass viser magnetization med både elektrostatisk potensial og topografi kompensert.

MFM av High Temperature prøver

Eksempel Temperaturen kan endres i løpet av MFM.