Manyetik Malzemeler
Manyetik Malzemeler
Birkaç manyetik malzeme katmanıyla kaplanmış manyetik olmayan uçların kullanıldığı ikinci yöntemin öncülüğünü yine Almanya’daki Hamburg Üniversitesi’nden farklı bir grup yaptı. Gelişmenin ayrıntılı bir açıklaması yakın tarihli bir incelemede verilmiştir.
Bir tungsten taban üzerinde kaplanmış uçların imalatının ayrıntılı bir açıklaması verilmektedir. Kaplanmış bir tungsten ucunun (a) taramalı elektron görüntülerini, uç tepesinin (b) yüksek çözünürlüklü görüntüsünü ve manyetik kaplamalı (c) tepe eğriliğinin bir taslağını gösteriyoruz. Yaklaşık 2 nm’lik manyetik kaplama, ucun tepe yarıçapına (1000 nm aralığında) kıyasla çok incedir.
Bu özel geometri, malzemenin kimyasal yapısına bağlı olarak mıknatıslanma üzerinde farklı etkilere sahiptir. 3-10 tekli Fe tabakası için, uç genellikle düzlem içi mıknatıslanmaya duyarlıdır.
7–9 Gd tek tabakası veya 25–45 Cr tek tabakası için, düzlem dışı mıknatıslanmaya duyarlıdır. Değişim, esas olarak, manyetik alanın uç eksenine paralel bir yönelimini destekleyen ucun şekil anizotropisi ile sıklıkla yüzeye paralel bir yönelimi destekleyen yüzey anizotropisi arasındaki rekabetten kaynaklanmaktadır.
Bununla birlikte, SEM görüntülerindeki büyük tepe yarıçapı göz önüne alındığında, tepe bir noktada manyetik malzemenin bir veya yalnızca birkaç atomundan oluşan bir çıkıntı içermedikçe, atomik çözünürlüğün nasıl elde edilebileceği çok net görünmüyor.
Bu durumda, yüzey tabakasının geniş manyetik alanı, çıkıntı yapan atomların elektronlarını kaplamadaki mıknatıslanma yönüne göre ayarlamaya zorlamalıdır. Etki, harici bir manyetik alandaki manyetik malzeme ile aynıdır: spin durumlarının simetrisi bozulur ve spin-up ve spin-down yük katkıları, manyetik eksen boyunca hizalanır.
Tanımlanmış manyetik özelliklere sahip STM uçlarının üretimi tamamlandıktan sonra, düşük sıcaklık deneylerinde dönüş durumlarının ölçümleri mümkün hale geldi. Bununla birlikte, anizotropinin manyetik alanın yönü üzerindeki etkisi dışında, ince filmlerin manyetik özellikleri çok heyecan verici değildir.
Bu nedenle deneyler başlangıçta teorinin düşük boyutlu yapılarda olduğu gibi büyük anizotropi etkilerini öngördüğü sistemlere odaklandı. Bu alanda, Hamburg’daki grup bazı öncü araştırmalara imza attı. Örnek olarak, krom katmanlarının antiferromanyetik eşleşmesini spin polarize STS ile çözen Cr(001) üzerinde yapılan son teknoloji deneyler, tekniğin son on beş yıl içinde nasıl geliştiğini göstermektedir.
Paramanyetik maddeler
Ferromanyetik maddeler
Para manyetik maddeler
Manyetik geçirgenlik tablosu
Manyetik malzemelerin sınıflandırılması
Ferromanyetik maddeler Nelerdir
Paramanyetik ferromanyetik diamanyetik maddeler
Diyamanyetik maddeler
Deneysel sonuçlar gösterilir. Cr(001) yüzeyi, Fermi seviyesinin yakınında dI/dV spektrumunun belirgin bir zirvesi olarak ortaya çıkan bir yüzey durumuna sahiptir. Demir kaplı bir tungsten uçla alınan soldaki spektrum bu özelliği ortaya koyuyor, ancak yüzey durumunun yüksekliği bir terastan diğerine değişiyor, bu da bitişik terasların manyetik özelliklerinin farklı olduğunun açık bir göstergesidir.
Topografik bir görüntü, bitişik teraslar ters bir manyetik momente sahip olacak olsa da, basamak yüksekliğinin aslında oldukça sabit olduğunu gösterir. Bu, manyetik kontrastın genellikle topografik görüntülerde görünemeyecek kadar düşük olduğunu gösterir.
Bununla birlikte, bitişik teraslarda iletkenliğin yüksekliği ölçülürse, yaklaşık %10 oranında değişir: bu değişiklik, iletkenliğin yerel bir haritasında (sağda gösterilmektedir) görünür hale getirilebilir ve manyetik alanın periyodik değişikliklerini açıkça gösterir.
Mikroelektronik endüstrisinde neredeyse kusursuz silikon örneklerine olan ihtiyaç, temiz, pürüzsüz silikon yüzeyleri verimli bir şekilde hazırlamak için tekniklerin iyileştirilmesini sağlamıştır. Sonuç olarak, iyi silikon örneklerinin mevcudiyeti, adsorpsiyon, büyüme, manipülasyon ve tabii ki SPM tekniklerinde bir kıyaslama yüzeyi olarak kullanımını teşvik etmiştir.
Daha önce bahsedildiği gibi, her ikisinde de ilk atomik olarak çözülmüş görüntüler silikon (111) yüzeyinde elde edildi. Şimdi bile, silikon (111) üzerindeki atomik çözünürlük, herhangi bir acemi SPM maceraperestinin ilk hedefi olmaya devam ediyor. Bu haliyle, görüntülerin kalitesinin ve bir deneyden elde edilebilecek bilgilerin nasıl geliştiğine dair mükemmel bir örnek sunuyor.
Silikonun oda sıcaklığında kararlı yüzeyi, ilk olarak transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve kırınım (TED) tarafından gözlemlenen ve gösterilen oldukça karmaşık (111) 7×7 rekonstrüksiyonudur. Bu yüzeyin ilk atomik olarak çözülmüş SFM görüntüsü, bugüne kadar önemli tartışma konuları olmaya devam eden birçok özelliği göstermektedir.
Görüntüdeki parlak noktalar Si(111) atom kafesinin periyodikliğine sahip olsa da, bu hikayenin sonu değil. Kontrast deseni görüntü genelinde tutarlı değil, görüntünün alt kısmındaki çözünürlük zayıf, bazı noktalarda kayboluyor, ancak diğer noktalarda da çok canlı hale geliyor.
Bu davranış, uç dengesizliklerinin ve değişikliklerinin karakteristiğidir. SFM’deki kontrast, ucun ucunun mikroskobik doğasına karşı çok hassastır ve bu değişirse görüntü kontrastı da değişir. Uç dengesizlikleri konusu, bu çalışma boyunca birkaç kez tekrar ele alınacaktır.
Bu görüntüde tanıtılan SFM görüntülemenin eşit derecede önemli ikinci bir yönü, tanımlamadır. Görüntülenmekte olan yüzeyin yapısından oldukça emin olabilsek de, bir SFM’nin bu yapıyı nasıl görüntüleyeceğinden eşit derecede emin olamayız. Genel olarak, parlak noktaların yüzeyin en üst katmanını mı yoksa daha derin bir atomik katmanı mı, hatta birkaç katmanın kıvrımını mı temsil ettiğinden emin olamayız.
Bu karmaşık rekonstrüksiyon için, parlak noktaları yüzeydeki köşe ve merkez adatomlarına atamak mümkündür, ancak göreceğimiz gibi, diğer birçok yüzey için parlak noktalara kimlik atamak önemli bir zorluktur.
Düşük sıcaklıklı SFM’nin geliştirilmesi, silikon (111) yüzeyinde çözünürlük sınırlarını zorlamak ve ayrıca bazı teorik tahminleri test etmek için başka bir fırsat sundu. İlk düşük sıcaklık görüntüleri, ilk oda sıcaklığı çalışmalarına göre dikkate değer bir gelişme göstermektedir.
Termal gürültü ve sürüklenmedeki azalma, hassasiyette önemli bir artış sağlar ve ortaya çıkan görüntüler çok yüksek kaliteye sahiptir ve herhangi bir uç kararsızlığı kanıtı içermez. Negatif frekans kaymasını artırarak ve küçük bir alanı daha düşük hızlarda tarayarak, teorinin tahmin ettiği gibi, ucun yüzeydeki daha derin kalan atomlarla etkileşimini göstermek de mümkündü. Bunun aksine, durağan atom bölgelerindeki adatom pozisyonları arasında açıkça görülebilir.
Diyamanyetik maddeler Ferromanyetik maddeler Ferromanyetik maddeler Nelerdir Manyetik geçirgenlik tablosu Manyetik malzemelerin sınıflandırılması Para manyetik maddeler Paramanyetik ferromanyetik diamanyetik maddeler Paramanyetik maddeler