CIQTEK unterstützt die Forschung im Bereich der antiferromagnetischen Dünnschicht-Magnetbildgebung

       Kürzlich hat die Gruppe von Jiangfeng Du und Development Shi am Schlüssellabor für mikroskopische Magnetresonanz der Chinesischen Akademie der Wissenschaften der Universität für Wissenschaft und Technologie von China (USTC) zusammen mit Yuefeng Nie und Yurong Yang an der Universität Nanjing Fortschritte erzielt die experimentelle Untersuchung der magnetischen Rasterbildgebung von antiferromagnetischen dünnen Filmen unter Verwendung der Diamant-Stickstoff-Leerstellen-Chromatographie (kurz NV-Chromatographie), um in situ eine spannungsabgestimmte Rasterbildgebung von selbsttragenden Filmen aus antiferromagnetischem BiFeO3 durchzuführen. Die Forschungsergebnisse wurden als „Observation of uniaxial Strain Tuned Spin Cycloid in a Freestanding BiFeO3 Film“ in Advanced Functional Materials [Adv. Funktion. Mater. 2023, 2213725].

 

 

       BiFeO3 (BFO) ist ein antiferromagnetisches Material mit zykloider Ordnung aufgrund der Dzyalonshinskii-Moriya-Wechselwirkung, und der Mechanismus der Wechselwirkung zwischen zykloider Ordnung und Spannung innerhalb von BFO ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt auf diesem Gebiet. In aktuellen Studien wurden epitaktische Methoden zur Regulierung der Spannung in BFO-Materialien eingesetzt, die in situ und kontinuierlich nur schwer zu modulieren sind. Dies erschwert die experimentelle Untersuchung einiger wichtiger Aspekte der Wechselwirkung zwischen magnetischer Spannung und Spannung, beispielsweise der Änderung der magnetischen Ordnung unter willkürlicher Orientierungsspannung und dem Entwicklungsprozess in der Nähe des Phasenübergangs der magnetischen Ordnung.

 

       In dieser Arbeit stellten die Forscher einen selbsttragenden BFO-Film durch einen Prozess der Molekularstrahlepitaxie und einer löslichen Opferschicht her und führten eine magnetische Rasterabbildung des Films unter Spannungsmodulation mit einem Raster-NV-Mikroskop durch. Die Bildgebungsergebnisse zeigen, dass sich die Zykloidenfolge bei einer Dehnung von 1,5 % um etwa 12,6° verdreht. Erste-Prinzipien-Berechnungen zeigen, dass die experimentell beobachtete inverse magnetische Sequenzverdrillung bei der entsprechenden Spannung die niedrigste Energie aufweist.

 

 

Abbildung 1. (a), (b) Ergebnisse der Magnetbildgebung im realen Raum des BFO im freien Zustand und bei 1,5 % Dehnung. (c), (d) Fourier-Transformationsergebnisse der gescannten Bilddaten. (e) Statistische Ergebnisse der Winkelverteilung der Fourier-Transformation ergeben im freien Zustand und im Zustand mit 1,5 % Dehnung eine Torsion von 12,6°.

 

Diese Arbeit ist die erste Untersuchung der magnetischen Ordnung selbsttragender BFO-Dünnfilme, und die In-situ-Modulation und die hohe räumliche Auflösung der Rasterbildgebungstechnik bieten eine neue Denkweise für die Untersuchung magnetischer Spannungswechselwirkungen. Dieses Ergebnis ist wertvoll für die theoretische Untersuchung antiferromagnetischer Dünnfilme und die Anwendung neuer magnetischer Speichergeräte.

 

 

Abb. 2. Die Energie-Pendellinienfolge-Perioden-Beziehungskurve, berechnet nach dem ersten Naturprinzip. Die berechneten Ergebnisse für die Richtung der Pendellinienfolge parallel zur Kristallrichtung sind in blauen Kurven dargestellt, und die Energiekurven für die Winkel 7°, 14°, 18° und 27° mit der Kristallrichtung sind jeweils in unterschiedlichen Farben dargestellt , siehe Legende. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die Pendellinienordnung, die von 14~18° abweicht, stabiler ist.

 

Der Postdoktorand Zhe Ding, der Doktorand Yumeng Sun und die kollaborierenden Doktoranden Ningchong Zheng und Xingyue Ma sind Co-Erstautoren dieser Arbeit, und der Akademiker Jiangfeng Du, Professor Yufeng Nie und Professor Yurong Yang sind Mitautoren dieser Arbeit. Die Forschung wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie, der National Natural Science Foundation of China, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Provinz Anhui unterstützt.

 

Link zum Papier:

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202213725

 

 

 

CIQTEK-Quantum Diamond Atomic Force Microscopy

 

In den Danksagungen erwähnen die Autoren, dass  die NV-Scanning-Sonde von CIQTEK bereitgestellt wurde.

 

Die NV-Rastersonde ist ein Quantenpräzisionsmessgerät, das auf der farbzentrierten NV-Spinresonanz- und AFM-Rastersondentechnologie basiert und eine quantitative, zerstörungsfreie Abbildung der magnetischen Eigenschaften von Proben mit hoher räumlicher Auflösung im Nanometerbereich und ultrahoch ermöglicht Erkennungsempfindlichkeit einzelner Spins. Es wird häufig in den Bereichen magnetische Domänenbildgebung, zweidimensionale Materialien, topologische Magnetstrukturen, supraleitender Magnetismus und Zellbildgebung eingesetzt.