एक स्पिन-polarized स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए Fe1 +Yमें एंटीफर्मचुंबकीय डोमेन के यूनिअक्षीय विकृति हेरफेर visualizing
Summary
स्पिन-polarized स्कैनिंग टनेलिंग माइक्रोस्कोपी के साथ संयुक्त यूनिअक्षीय तनाव का उपयोग करना, हम कल्पना और Fe1 + yते, आयरन आधारित superconductors के मूल यौगिक के एंटीफेररोचुंबकीय डोमेन संरचना में हेरफेर ।
Abstract
खोज को सहसंबद्ध इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को समझने की नई प्रायोगिक तकनीकों और तरीकों के विकास की ओर प्रयोगात्मक माप की सीमाओं को धक्का दिया है । यहां हम एक उपंयास घर का उपयोग करें-यूनिअक्षीय-तनाव हमारे चर तापमान में एकीकृत उपकरण सुरंग का इस्तेमाल कर रहे है कि हम controllably नमूनों में विमान यूनिअक्षीय तनाव में हेरफेर और परमाणु पैमाने पर उनकी इलेक्ट्रॉनिक प्रतिक्रिया की जांच करने के लिए सक्षम बनाता है स्कैनिंग । स्पिन ध्रुवीकरण तकनीकों के साथ स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी (एसटीएम) का उपयोग करना, हम प्रतिलोहचुंबकीय (AFM) डोमेन और Fe1 +yते नमूनों में उनकी परमाणु संरचना की कल्पना, आयरन आधारित superconductors के मूल यौगिक, और प्रदर्शन कैसे इन डोमेन लागू यूनिअक्षीय तनाव का जवाब । हम सहज नमूना में द्विदिश afm डोमेन का निरीक्षण, ~ 50-150 एनएम के एक औसत डोमेन आकार के साथ, एक एकल यूनिडायरेक्शनल डोमेन में संक्रमण के लिए लागू यूनिअक्षीय तनाव के तहत । निष्कर्ष यहां प्रस्तुत एक नई दिशा STM में एक मूल्यवान ट्यूनिंग पैरामीटर का उपयोग करने के लिए, साथ ही साथ अंय स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीक, दोनों के रूप में इलेक्ट्रॉनिक संपत्तियों ट्यूनिंग के लिए क्वांटम सामग्री सिस्टम में तोड़ने समरूपता के लिए के रूप में ।
Introduction
cuprates और आयरन आधारित अतिचालकता में उच्च तापमान अतिचालकता क्वांटम बात1,2की एक पेचीदा स्थिति है । अतिचालकता को समझने में एक बड़ी चुनौती स्थानीय रूप से विभिन्न टूटे सममिति राज्यों के intertwined प्रकृति है, जैसे इलेक्ट्रॉनिक नेमैटिक और स्कांटिक चरणों (इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की कि तोड़ घूर्णी और शोधों सममिताओं), के साथ अतिचालकता3,4,5,6,7. हेरफेर और इन टूटी हुई समरूपता राज्यों के जानबूझकर ट्यूनिंग समझ और अतिचालकता को नियंत्रित करने की ओर एक महत्वपूर्ण उद्देश्य है ।
नियंत्रित तनाव, दोनों यूनिअक्षीय और द्विअक्षीय, गाढ़ा पदार्थ सिस्टम में सामूहिक इलेक्ट्रॉनिक राज्यों धुन करने के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित तकनीक है8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. यह साफ ट्यूनिंग, रासायनिक डोपिंग के माध्यम से विकार की शुरुआत के बिना, सामांयतः प्रयोग के विभिंन प्रकार में इस्तेमाल किया जाता है धुन थोक इलेक्ट्रॉनिक गुण23,24,25,26 . उदाहरण के लिए, यूनिअक्षीय दबाव Sr2ruo413 और cuprates में अतिचालकता पर एक विशाल प्रभाव साबित कर दिया है27 और संरचनात्मक, चुंबकीय, और लोहा आधारित अतिचालक के नेमैटिक चरण संक्रमण पर 10 , 14 , 28 , 29 और हाल ही में SmB624के सांस्थितिक राज्यों ट्यूनिंग में प्रदर्शन किया गया था । तथापि, सतही-संवेदी तकनीकों, जैसे एसटीएम और एंगल-प्रोटेक्टेड फोटोउत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एआरपीएस) में तनाव का उपयोग बेमेल सबस्ट्रेट्स26,30पर स्वस्थाने विकसित पतली फिल्मों तक सीमित कर दिया गया है । सतह के प्रति संवेदनशील प्रयोगों में एकल क्रिस्टल के लिए तनाव लागू करने के साथ प्रमुख चुनौती ultrahigh वैक्यूम (UHV) में तनावपूर्ण नमूनों को सट करने की जरूरत है । पिछले कुछ वर्षों में, एक वैकल्पिक दिशा के लिए किया गया है epoxy एक पतली नमूना पीजो पर ढेर9,10,18,31 या प्लेट पर थर्मल विस्तार के विभिन्न गुणांक के साथ19 ,३२. अभी तक दोनों ही मामलों में, लागू तनाव की भयावहता काफी सीमित है ।
यहां हम एक उपंयास यांत्रिक uniaxial-तनाव उपकरण है कि शोधकर्ताओं के दबाव के लिए एक नमूना (दबाव तनाव) तनाव के बिना की अनुमति देता है और साथ ही इसके भूतल संरचना STM का उपयोग कर कल्पना ( चित्रा 1देखें) के उपयोग का प्रदर्शन । एक उदाहरण के रूप में, हम Fe1 +yTe, जहां y = ०.१०, आयरन chalcogenide अतिचालक के मूल यौगिक (y अतिरिक्त आयरन एकाग्रता है) के एकल क्रिस्टल का उपयोग करें । नीचे TN = ~ ६० K, Fe1 +yते एक उच्च तापमान अनुचुंबकीय राज्य से एक कम तापमान प्रतिलोहचुंबकीय राज्य में एक bicollinear धारी चुंबकीय आदेश के साथ संक्रमण26,३३ ,३४ ( चित्र 3a, Bदेखें) । चुंबकीय संक्रमण आगे द्विसमकोणीय से मोनोक्लिनिक26,३५के संरचनात्मक संक्रमण के साथ है । में विमान afm आदेश स्पिन संरचना विषमलंबाक्ष संरचना३४की लंबी बी दिशा के साथ ओर इशारा करते के साथ detwinned डोमेन रूपों । स्पिन के साथ afm आदेश visualizing-एसटीएम polarized द्वारा, हम सहज Fe1 +yते नमूनों में द्विदिश डोमेन संरचना की जांच और लागू तनाव के तहत एक बड़े डोमेन में अपने संक्रमण का निरीक्षण (में योजनाबद्ध देखें चित्र 3C-E) । इन प्रयोगों के सफल सतह ट्यूनिंग के एकल क्रिस्टल का उपयोग कर यूनिअक्षीय-तनाव यहां प्रस्तुत डिवाइस, नमूना की cleaving, और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के साथ इसकी सतह संरचना का एक साथ इमेजिंग दिखा । चित्रा 1 योजनाबद्ध चित्र और यांत्रिक तनाव डिवाइस के चित्रों से पता चलता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
सभी आपरेशनों में और एसटीएम के अंदर नमूने ले जाने के लिए आवश्यक हाथ manipulators के सेट का उपयोग कर बाहर किया जाता है । STM तरल नाइट्रोजन और तरल हीलियम द्वारा कम तापमान पर बनाए रखा है, और नमूना संपर्क किया जा रहा से प…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
पीए ने अमेरिका के नेशनल साइंस फाउंडेशन (एनएसएफ) के कैरियर से पुरस्कार सं. DMR-१६५४४८२. सामग्री संश्लेषण पोलिश राष्ट्रीय विज्ञान केंद्र अनुदान सं 2011/01/B/ST3/00425 के समर्थन के साथ किया गया था ।
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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