微纳金属3D打印技术应用:AFM探针?

Nanoanalytik开发的原子力显微镜(AFMinSEMTM)空间结构紧凑,可在真空环境下实现高成像速度和高精度定位。

可集成在扫描电子显微镜(SEM)中实现样品的三维形貌表征,而不需要对SEM腔室进行额外的改造。附加新颖的微纳加工功能,如成像关联分析,扫描探针光刻,电子束诱导沉积,纳米加工(逆向工程,模板修复)等。

  • 真空环境的微纳米结构表征制备系统
  • 压阻读数和双材料激励全部集成在SmartProbe上
  • 数据线标准法兰接口,适用于多数真空腔室
  • 三轴纳米定位,水平移动范围20x20mm
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  近年来,磁性斯格明子受到了广泛的关注。这些拓扑保护的非共线磁性自旋结构纳米粒子稳定在反转对称破坏的磁性化合物中,是手性卓洛辛斯基-莫里亚相互作用(DMI)以及铁磁交换相互作用的结果。为广泛研究的自旋结构先是在单晶和外延薄膜中非中心对称B20化合物中观察到的类布洛赫斯格明子,其次是在超薄铁磁层和重金属层形成的薄膜异质结构中的斯格明子。对非共线自旋结构的观察很多都是利用从晶体中提取的薄片进行的。磁性纳米粒子,即反斯格明子和布洛赫斯格明子,已被发现同时存在于由具有二维对称的反四方赫斯勒化合物形成的单晶片层中。然而,制作四方赫斯勒化合物的薄膜以及在其中的自旋结构测量仍然具有挑战性。

  通过各种直接成像技术可以在真实空间中观察到斯格明子。近期,德国科学家Parkin等人使用低温强磁场磁力显微镜(MFM)成像来研究[001]取向的Mn2RhSn薄膜中的磁性结构。图1展示了在100K下随磁场增加而变化的典型MFM结果。为了进一步研究Mn2RhSn薄膜中观察到的纳米物体的稳定性,在矢量磁场存在下对35 nm厚的薄膜进行了MFM测量(图2)。

图2 :200K温度下,35 nm厚Mn2RhSn薄膜中纳米粒子在矢量磁场中的稳定性

  科学家在很大的温度范围内(从2k到280K)和磁场的作用下观察磁性纳米物体,从研究结果可知,形成不同的椭圆和圆形的大小孤立粒子取决于场和温度(图3)。此外,借助于由MFM产生的局部磁场梯度,科学家还演示了这些纳米粒子的产生和湮灭(图4)。

图4. 基于MFM显微探针技术控制35 nm厚Mn2RhSn薄膜中纳米粒子的产生和湮灭

  综上所述,由磁控溅射形成的Mn2RhSn外延薄膜中存在磁性纳米粒子。类似于单晶薄片,这些纳米粒子在广泛的尺寸范围内以及在磁场和温度下都具有稳定性。然而,纳米粒子并没有形成明确定向的阵列,也没有任何证据发现螺旋自旋结构,这可能是薄膜中化学顺序均匀性较差导致的结果。然而,在外延薄膜中发现了沿垂直晶体方向的椭圆扭曲纳米粒子,这与在单晶片中观察到的椭圆布洛赫斯格明子一致。因此,这些测量结果为Mn2RhSn薄膜中非共线自旋结构的形成提供了强有力的证据。实验结果表明,在这些薄膜中,可以利用磁性的局部磁场来删除单个纳米物体,也可以写出纳米粒子的集合。

  低温强磁场原子力/磁力显微镜attoAFM/MFM I主要技术特点:

  • 工作模式:AFM(接触式与非接触式), MFM

图5. 低温强磁场原子力磁力显微镜以及attoDRY2100低温恒温器

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