Сканирующий зондовый микроскоп Холла
Сканирующий зондовый микроскоп Холла ( SHPM ) представляет собой разновидность сканирующего зондового микроскопа , который включает в себя точный подход к образцу и позиционирование сканирующего туннельного микроскопа с полупроводниковым датчиком Холла . Разработан в 1996 году компаниями Oral, Bending и Henini. [2] SHPM позволяет составить карту магнитной индукции , связанной с образцом. Современные системы SHPM используют электронного газа двумерные материалы (например, GaAs /AlGaAs) для обеспечения изображений с высоким пространственным разрешением (~ 300 нм) и высокой чувствительностью к магнитному полю. В отличие от магнитно-силового микроскопа, СГПМ предоставляет прямую количественную информацию о магнитном состоянии материала. SHPM также может отображать магнитную индукцию в приложенных полях до ~ 1 тесла и в широком диапазоне температур (от милликельвинов до 300 К). [3]
SHPM можно использовать для изображения многих типов магнитных структур, таких как тонкие пленки, постоянные магниты, структуры MEMS, токопроводящие дорожки на печатных платах, диски из пермаллоя и носители информации.
Преимущества перед другими методами магнитно-растрового сканирования
[ редактировать ]SHPM является превосходным методом магнитной визуализации по многим причинам. Хотя МСМ обеспечивает визуализацию с более высоким пространственным разрешением (~ 30 нм), в отличие от метода МСМ , зонд Холла оказывает незначительное воздействие на основную магнитную структуру и является неинвазивным. В отличие от техники магнитного декорирования, одну и ту же область можно сканировать снова и снова. Магнитное поле, создаваемое датчиком Холла, настолько минимально, что оно оказывает незначительное влияние на измеряемый образец. Образец не обязательно должен быть электрическим проводником, за исключением случаев использования СТМ для контроля высоты. Измерения могут выполняться при температуре от 5 до 500 К в сверхвысоком вакууме (СВВ) и не разрушают кристаллическую решетку или структуру. Испытания не требуют специальной подготовки поверхности или нанесения покрытия. Чувствительность обнаруживаемого магнитного поля составляет примерно 0,1 мкТл – 10 Тл. SHPM можно комбинировать с другими методами сканирования, такими как СТМ.
Ограничения
[ редактировать ]Существуют некоторые недостатки или трудности при работе с ШПМ. Сканирование с высоким разрешением становится затруднительным из-за теплового шума чрезвычайно маленьких датчиков Холла. Из-за конструкции датчика Холла существует минимальная высота сканирования. (Это особенно важно для полупроводниковых зондов 2DEG из-за их многослойной конструкции). Высота сканирования (подъема) влияет на получаемое изображение. Сканирование больших территорий занимает значительное время. Практический диапазон сканирования относительно небольшой (порядка 1000 микрометров) в любом направлении. Корпус важен для защиты от электромагнитного шума (клетка Фарадея), акустического шума (антивибрационные столы), воздушного потока (воздушный изоляционный шкаф) и статического заряда на образце (ионизирующие устройства).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ге, Цзюнь-И; Гладилин Владимир Н.; Темпере, Жак; Сюэ, Цунь; Девриз, Йозеф Т.; Ван Де Вондел, Йорис; Чжоу, Юхе; Мощалков, Виктор В. (2016). «Наномасштабная сборка сверхпроводящих вихрей с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа» . Природные коммуникации . 7 : 13880. arXiv : 1701.06316 . Бибкод : 2016NatCo...713880G . дои : 10.1038/ncomms13880 . ПМК 5155158 . ПМИД 27934960 .
- ^ Орал, А.; Изгиб, СЖ; Хенини, М. (1996). «Сканирующая зондовая микроскопия Холла в реальном времени» . Письма по прикладной физике . 69 (9): 1324–1326. дои : 10.1063/1.117582 .
- ^ Чанг, AM; Халлен, HD; Харриотт, Л.; Хесс, ХФ; Као, ХЛ; Кво, Дж.; Миллер, Р.Э.; Вулф, Р.; Ван Дер Зил, Дж.; Чанг, Тайвань (1992). «Сканирующая зондовая микроскопия Холла». Прил. Физ. Летт . 61 (16): 1974. Бибкод : 1992ApPhL..61.1974C . дои : 10.1063/1.108334 . S2CID 121741603 .
