Visualisation de déformation uniaxiales Manipulation des domaines Antiferromagnétiques dans Fe1 +YTe utilisant une polarisation du Spin Scanning Tunneling Microscope
Summary
En utilisant la souche uniaxiale combiné avec spin polarisé de tunneling microscopie, nous visualisation et manipulation de la structure de domaine antiferromagnétique de Fe1 + yTe, le composé parent de supraconducteurs à base de fer.
Abstract
La quête de comprendre les systèmes électroniques corrélés a repoussé les frontières des mesures expérimentales, pour mettre au point de nouvelles techniques expérimentales et des méthodologies. Ici, nous utilisons un roman maison construite uniaxial-souche dispositif intégré dans notre microscope à effet tunnel qui nous contrôlable manipuler dans le plan uniaxiale souche dans les échantillons et étudier leur réponse électronique à l’échelle atomique permet à température variable. En utilisant la microscopie à effet tunnel (STM) avec des techniques de rotation de la polarisation, nous visualisons antiferromagnétique (AFM) domaines et leur structure atomique dans Fe1 +yTe des échantillons, le composé parent de supraconducteurs à base de fer, et démontrer comment ces domaines répondent à contrainte uniaxiale appliquée. Nous observons le bidirectionnel domaines AFM dans l’échantillon contre-fort, avec une taille moyenne de domaine ~ 50-150 nm, effectuer une transition vers un seul domaine unidirectionnelle sous contrainte uniaxiale appliquée. Les constatations présentées ici ouvrent une nouvelle voie pour utiliser un paramètre d’optimisation précieux à STM, mais aussi d’autres techniques spectroscopiques, tous deux d’avoir écouté les propriétés électroniques que pour induire de symétrie dans les matériels systèmes quantiques.
Introduction
Supraconductivité à haute température dans les cuprates et supraconducteurs à base de fer est un intrigant état quantique question1,2. Un défi majeur en supraconductivité de compréhension est la nature localement entrelacée dans différents États de la symétrie brisée, tels que l’électroniques phases nématique et smectique (qui casse les symétries de rotationnels et de translationnels des États électroniques), avec supraconductivité,3,4,5,6,7. Manipulation et tuning délibérée de ces États de la symétrie brisée est un objectif clé vers la compréhension et le contrôle de la supraconductivité.
Souche contrôlée, tant uniaxiale et biaxiale, est une technique bien établie pour accorder les États électroniques collectives dans la matière condensée systèmes8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Cette écoute propre, sans l’introduction du trouble par le biais de dopage chimique, est couramment utilisée dans différents types d’expériences pour syntoniser en vrac des propriétés électroniques23,24,25,26 . Par exemple, pression uniaxiale s’est avéré pour avoir un effet immense sur la supraconductivité dans Sr2RuO413 et cuprates27 et sur la structure, magnétique et les transitions de phase nématique de supraconducteurs à base de fer 10 , 14 , 28 , 29 et a été récemment démontrée dans les États topologiques de SmB624de syntonisation. Cependant, l’utilisation de la souche sensible à la surface de techniques, telles que la STM et spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES), a été limitée au cultivés situ minces sur des substrats26,30. Le défi majeur souche s’appliquant au monocristaux dans les expériences de la surface sensible est la nécessité de s’attacher les échantillons tendues en ultravide (UHV). Dans ces dernières années, une direction alternative a été d’époxy un échantillon mince le piezo piles9,10,18,31 ou sur plaques avec différents coefficients de dilatation thermique19 ,,32. Pourtant dans les deux cas, l’amplitude de la tension appliquée est assez limité.
Nous démontrons l’utilisation de nouveaux uniaxiale-déformation mécanique qui permet aux chercheurs d’un échantillon (compression souche) sans contrainte de la souche et visualiser simultanément sa structure de surface à l’aide de la STM (voir Figure 1). À titre d’exemple, nous utilisons des monocristaux de Fe1 +yTe, où y = 0,10, le composé parent des supraconducteurs de chalcogénure fer (y est la concentration de fer excédentaire). Inférieure à TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe transitions d’un état paramagnétique haute température dans un état antiferromagnétique basse température avec une bicollinear bande magnétique arrêté26,33 ,34 (voir la Figure 3 a, B). La transition magnétique est encore accompagnée une transition structurelle tétragonale monoclinique26,,35. L’ordre AFM dans le plan forme des domaines detwinned avec la structure de rotation pointant le long de la longue b-direction de la structure orthorhombique34. En visualisant l’ordre AFM avec spin polarisé STM, nous sonder la structure de domaine bidirectionnelle en contre-fort Fe1 +yTe échantillons et observer leur transition dans un seul domaine grand sous contrainte appliquée (voir le schéma en Figure 3 C-E). Ces expériences démontrent le succès tuning surface des cristaux simples en utilisant le dispositif de déformation uniaxiales présenté ici, le clivage de l’échantillon et l’imagerie simultanée de sa structure de surface avec le microscope à effet tunnel. La figure 1 montre les schémas et photos de l’appareil de sollicitations mécaniques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Toutes les opérations nécessaires pour déplacer les échantillons dans et à l’intérieur de la STM sont réalisées à l’aide de manipulateurs de bras. La STM est maintenue à basse température de l’azote liquide et de l’hélium liquide, et l’échantillon refroidi pendant au moins 12 h avant se rapproche. Cela permet à la température d’échantillon et microscope atteindre l’équilibre thermique. Pour isoler le bruit électrique et acoustique, la STM est placée dans une acoustique et la salle de radi…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
P.A. reconnaît le support de l’US National Science Foundation (NSF) carrière sous prix no. DMR-1654482. Synthèse de matériaux a été réalisée avec le soutien de la subvention du Centre National polonais des sciences N° 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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