Visualización de tensión Uniaxial manipulación de dominios antiferromagnéticos en Fe1 +YTe usando un análisis de polarización de Spin microscopio el hacer un túnel
Summary
Uso de tensión uniaxial combinado con polarización de spin túnel microscopía, visualizar y manipular la estructura de dominio antiferromagnéticos de Fe1 + yTe, el compuesto del padre de superconductores basados en hierro.
Abstract
La búsqueda para entender la correlación electrónica ha empujado las fronteras de mediciones experimentales hacia el desarrollo de nuevas técnicas experimentales y metodologías. Aquí utilizamos un dispositivo de tensión uniaxial de la casa construida novela integrado en nuestra variable temperatura microscopio efecto túnel que nos permite manipular la tensión uniaxial en el plano en muestras controllably y probe su respuesta electrónica a escala atómica. Usando microscopía de efecto túnel (STM) con técnicas de polarización de spin, visualizamos antiferromagnéticos (AFM) dominios y su estructura atómica en Fe1 +yTe muestras, el compuesto del padre de superconductores basados en hierro, y demostrar cómo estos dominios responden a tensión uniaxial aplicada. Observamos la bidireccional dominios AFM en la muestra filtrado, con un tamaño de dominio promedio de ~ 50-150 nm, hacer la transición a un único dominio unidireccional bajo tensión uniaxial aplicada. Los resultados presentados aquí abren una nueva dirección para utilizar un parámetro de sintonización valiosa en STM, así como otras técnicas espectroscópicas, tanto para la adaptación de las propiedades electrónicas en cuanto a la inducción de simetría adaptación sistemas materiales cuánticos.
Introduction
Superconductividad de alta temperatura en cupratos y los superconductores basados en hierro es una intrigante situación cuántica materia1,2. Un desafío importante en la superconductividad de comprensión es la naturaleza localmente entrelazada de diferentes Estados de simetría rota, como electrónicos nemático y esméctica fases (que rompen las simetrías rotacionales y traslacionales de los Estados electrónicos), con superconductividad3,4,5,6,7. Manipulación y adaptación deliberada de estos Estados de simetría rota es un objetivo clave hacia el entendimiento y el control de superconductividad.
Tensión controlada, uniaxial y biaxial, es una técnica bien establecida para sintonizar los Estados electrónicos colectivos en materia condensada sistemas8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Este ajuste limpio, sin la introducción de desorden a través doping químico, se utiliza comúnmente en varias clases de experimentos para sintonizar a granel propiedades electrónicas23,24,25,26 . Por ejemplo, presión uniaxial ha demostrado para tener un efecto inmenso en superconductividad en Sr2RuO413 y cupratos27 y en los estructurales, magnéticos y transiciones de la fase nemática de superconductores basados en hierro 10 , 14 , 28 , 29 y fue demostrado recientemente en templar los Estados topológicos de SmB624. Sin embargo, el uso de variedad de técnicas de superficie sensible, como STM y espectroscopia de ángulo resuelto fotoemisión (ARPES), ha sido limitada a en situ crecido de películas delgadas sobre substratos26,30. El mayor desafío con la cepa en monocristales de experimentos de superficie sensible es la necesidad de allegarse las muestras filtradas en vacío ultraalto (UHV). En los últimos años, ha sido una dirección alternativa para una muestra delgada en piezo pilas9,10,18,31 o en placas con diferentes coeficientes de expansión térmica19 de epoxy ,32. Sin embargo, en ambos casos, la magnitud de la tensión aplicada es bastante limitada.
Aquí se demuestra el uso de un novedoso dispositivo mecánico de tensión uniaxial que permite a los investigadores a colar una muestra (tensión compresión) sin limitaciones y visualizar simultáneamente su estructura superficial usando STM (ver figura 1). Por ejemplo, utilizamos solo cristales de Fe1 +yTe, donde y = 0.10, el compuesto del padre de los superconductores de chalcogenide del hierro (y es la concentración de exceso de hierro). A continuación TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe las transiciones de un estado paramagnético de alta temperatura en un estado antiferromagnéticos de baja temperatura con un bicollinear de la raya magnética orden26,33 ,34 (ver Figura 3A, B). La transición magnética es más acompañada de una transición estructural de tetragonal a monoclinic26,35. La orden AFM en el plano forma dominios detwinned con la estructura de spin apuntando a lo largo de la dirección de b largo de la estructura ortorrómbica34. Al visualizar el orden AFM con polarización de spin STM, probe la estructura bidireccional del dominio en presencia Fe1 +yTe muestras y observar su transición en un único dominio grande bajo tensión aplicada (véase el esquema en Figura C 3-E). Estos experimentos demuestran el éxito superficial puesta a punto de los solos cristales utilizando el dispositivo de tensión uniaxial presentado aquí, Hendedoras de la muestra y la proyección de imagen simultánea de la estructura de la superficie con el microscopio de efecto túnel. La figura 1 muestra los dibujos esquemáticos y fotografías del dispositivo de tensión mecánica.
Protocol
Representative Results
Discussion
Todas las operaciones necesarias para mover las muestras en y dentro del STM se llevan a cabo haciendo uso de los manipuladores de brazo. El STM es mantenido a bajas temperaturas por nitrógeno líquido y el helio líquido, y la muestra se enfríe durante al menos 12 h antes de ser abordado. Esto permite que la temperatura de la muestra y microscopio alcanzar el equilibrio térmico. Para aislar el ruido eléctrico y acústico, el STM se coloca en una acústica y la sala de radio frecuencia blindado. La cabeza del microsc…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
P.A. reconoce apoyo de la US National Science Foundation (NSF) carrera con premio. DMR-1654482. Síntesis del material se realizó con el apoyo de la concesión del centro de ciencia nacional polaco No 2011/01/B/ST3/00425.
Materials
| Belleville spring disks | McMaster Carr | ||
| Fe(1.1)Te | Single Crystal | ||
| H20E | Epoxy Technology | ||
| H74F | Epoxy Technology | ||
| Micrometer screws | McMaster Carr | ||
| Stainless Steel sheets (416) | McMaster Carr |
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