СЗМ Раман Нано ИК системы
Модульные СЗМ
Автоматизированные СЗМ
Специализированные СЗМ
 
 

Примеры применений (Архив)

Магнитная запись в вакууме

Магнитная запись в вакууме.
А. Алексеев1 и Б. Грибков2
1НТ-МДТ, Россия           2ИФМ РАН, Россия

Использование вакуумного СЗМ значительно повышает чувствительность бесконтактных измерений магнитного и электростатического взаимодействий. Увеличение чувствительности является следствием увеличения добротности кантилевера Q в вакууме. При давлении меньшем 10-1 торр, которое достигается уже с форвакуумным насосом, добротность кантилевера увеличивается более чем в 10 раз и слабо меняется при дальнейшем увеличении уровня вакуума. Измерения в вакууме при давлении меньше 10-1 торр доступны с СЗМ СОЛВЕР HV-MFM и ИНТЕГРА Аура. Образец, использованный в данной работе, представляет собой упорядоченный массив ферромагнитных частиц, диаметр которых ~35-40 нм, высота 7 нм и период около 120 нм (Рис. 1). Такой массив частиц был получен с помощью электронно-лучевой литографии, выполненной на 7 нм кобальт-платиновой пленке, обладающей перпендикулярной магнитной анизотропией [1].

    
Рис. 1. Изображение поверхности образца, полученное электронным микроскопом.   Рис. 2. Магнитно-силовое изображение образца.

На Рис. 2 показано магнитно-силовое (МСМ) изображение образца, полученное однопроходным методом. В отличие от стандартного двухпроходного метода, включающего в себя попеременное измерение рельефа поверхности и магнитных сил, однопроходный метод получает магнитное изображение сразу в один проход. Для этой цели проводится сканирование без обратной связи по Z, при фиксированном положении Z-сканера. Преимуществом однопроходного метода является отсутствие контакта зонда с поверхностью, когда магнитное взаимодействие зонд-образец максимально и зачастую приводит к нежелательным процессам перемагничивания в процессе сканирования. Необходимо предварительное уменьшение наклона образца для соблюдения дистанции зонд-образец во время  сканирования однопроходным методом; это легко достигается настройкой опор сканирующей головы.
Более светлые пятна на Рис. 2 соответствуют областям отталкивания, когда намагниченность иглы направлена противоположно намагниченности частиц. Темные пятна соответствуют притяжению, когда направления намагниченности иглы и частиц совпадают. Наиболее важными параметрами для записи и чтения с помощью МСМ являются расстояние между зондом и образцом и толщина магнитного слоя на игле. Слишком толстый магнитный слой на игле или слишком малый зазор между иглой и образцом приводят к неконтролируемому перемагничиванию. Слишком тонкий магнитный слой на игле или слишком большое расстояние игла-образец не пригодны для записи. Кантилевер покрытый 50 нм кобальт-хромового сплава легко перемагничивает частицы (Рис. 3а): отталкивание становятся притяжением на некоторых частицах во время сканирования (направление медленного сканирования - снизу вверх). Увеличение расстояния зонд-образец приводит к устранению перемагничивания, однако разрешение значительно ухудшается (Рис. 3b). 

      
a)   b)
Рис. 3. МСМ изображения, полученные при различном расстоянии зонд-образец.

Для осуществления побитовой записи, образец был предварительно намагничен таким образом, что намагниченность частиц направлена противоположно намагниченности иглы. Тогда на МСМ изображении наблюдается только отталкивание. Схема контролируемого перемагничивания образца показана на Рис. 4. Изменение магнитного состояния  частицы осуществляется путем сближения иглы и образца. Когда магнитное поле иглы превышает коэрцитивность частицы, происходит перемагничивание: намагниченность частицы меняет направление на противоположное и результат выглядит на МСМ изображении как темное пятно (притяжение) на светлом фоне (отталкивание). Таким образом, осуществляется запись информации. Чтение осуществляется путем сканирования в однопроходном режиме. 



Рис. 4. Схема магнитной записи с МСМ.

После тщательной настройки толщины магнитного покрытия, было найдено, что 30 нм слой кобальт-хромового сплава на игле наиболее подходит для контролируемого локального перемагничивания образца и последующего сканирования. Четыре отдельные частицы были перемагничены магнитным зондом в заранее установленных местах (Рис. 5). Данный эксперимент показывает высокую чувствительность и воспроизводимость магнитной записи/чтения, проводимых в вакууме на наноразмерных частицах.


 
Рис. 5. Контролируемое переключение частиц в упорядоченном массиве.

1. A.M.Alekseev, B.A.Gribkov, D.S.Nikitushkin, V.L.Mironov, S.N.Vdovichev and A.A.Fraerman. Investigations of MFM tip induced remagnetization effects in CoPt ferromagnetic nanoparticles, Proceedings of MISM-2008 (Moscow, Russia), p. 260.
 

 
 
Copyright © 2015 - 2017, NT-MDT SI