СЗМ Раман Нано ИК системы
Модульные СЗМ
Автоматизированные СЗМ
Специализированные СЗМ
 
 

Специализированные применения

Измерения в магнитном поле

информационная брошюра (0,3 Мб)

Измерение локальной намагниченности в очень малых объектах сегодня представляет собой одну из самых перспективных областей нанотехнологических исследований. Изучение сверхтонких магнитных пленок позволяет в десятки раз увеличить вместимость существующих накопителей информации, создание элементов спинтроники ведет к разработке принципиально новых компьютеров, весь процесс ввода, хранения и обработки информации в которых будет осуществляться на одном чипе, использование эффектов магнитострикции может оказаться очень полезным при конструировании наноэлектронных устройств.

Магнитно-силовая микроскопия позволяет визуализировать и манипулировать намагниченностью с разрешением в десятки нанометров.

Особенности СЗМ, имеющие наибольшее значение при работе с магнитными образцами:

  • Высокая чувствительность измерений слабых магнитных взаимодействий
  • Правильный подбор зонда
  • Возможность прикладывать внешнее магнитное поле (вертикальное и горизонтальное)
     
    
Воздух
    
Вакуум
   

Чувствительность и разрешение магнитно-силовой микроскопии можно повысить несколькими путями. Самый простой – поместить измерительную систему (образец, сканер и систему регистрации) в условия низкого вакуума. Например, вакуум всего в 10-2 Торр оказывается достаточным для почти десятикратного увеличения фазового контраста изображения в двухпроходной динамической МСМ. При этом отношение сигнал/шум также увеличивается почти в пять раз. Глубокий вакуум (до 10-8 Торр) позволяет еще больше повысить чувствительность метода, хотя, по сравнению с низким вакуумом, разница уже не так значительна.

 

       

   Рис.2 Магнитная доменная
 структура в ультра-тонкой
пленке кобальта (1,6 нм).
4,5х4,5 мкм. Образцы предоставлены Др. А. Maziewski, Uniwersytet w Bialymstoku, Польша.
   

Еще один важный фактор, влияющий на разрешение и чувствительность МСМ – это зонды. Количество магнитного покрытия должно быть достаточным для того, чтобы зонд «чувствовал» магнитное притяжение образца, но при этом зонд должен быть достаточно острым, чтобы обеспечивать высокое пространственное разрешение. НТ-МДТ предлагает кремниевые зонды для АСМ с магнитным покрытием острия CoCr для магнитных измерений. Cr защищает магнитные слой от окисления. Толщина покрытия составляет 30-40нм.

Для исследования многих магнитных эффектов необходимо прикладывать к образцу внешнее магнитное поле. Обычно, это создает определенные трудности, поскольку обычные сканирующие зондовые микроскопы содержат детали, которые могут намагничиваться. В результате любые изменения внешнего поля приводят к искажению АСМ изображения. Уже в первом приборе НТ-МДТ для магнитных измерений (1998 год) был сконструирован сканер, не содержащий магнитных частей.  Сейчас в компании разработан специальный прибор на платформе нанолаборатории ИНТЕГРА, в котором измерительная головка и основание выполнены из немагнитных материалов, что позволяет избежать изменения положения зонда при включении/выключении магнитного поля. Сканер оборудован датчиками обратной связи, которые позволяют проводить коррекцию смещений пьезокерамики и обеспечивают исключительно точное позиционирование зонда. Кроме того, в Нанолаборатории ИНТЕГРА предусмотрена возможность прикладывать внешнее магнитное поле до +/-0.2Т в плоскости измерения и до +/-0.02Т перпендикулярно этой плоскости.   

   
Рис.3 С генератором продольного магнитного поля   Рис.4 С генератором поперечного магнитного поля

Генератор продольного магнитного поля служит для создания магнитного поля ориентированного в плоскости образца. Он представляет собой катушку электромагнита с крепящимися к ней магнитопроводами. Для измерения величины магнитного поля на одном из полюсов магнитопроводов устанавливается датчик Холла с диапазоном измерений до 2 кГс.

Генератор перпендикулярного магнитного поля служит для создания магнитного поля ориентированного перпендикулярно плоскости образца. Он представляет собой катушку электромагнита с встроенным датчиком Холла, с диапазоном измерений 500 Гс, и держателем образца.

0 Oe
    
40 Oe
    
80 Oe
0 Oe
 
-40 Oe
 
-80 Oe

Пленка иттрий-железного граната в присутствие внешнего вертикального магнитного поля. Изображения одного
и того же участка поверхности 90х90мкм. Образцы предоставлены Проф. Ф.В. Лисовским, Институт Радиоэлектроники РАН.

 
 
Copyright © 2015 - 2017, NT-MDT SI