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——眼見為實：讓磁學測試可視化！
致真精密儀器(青島)有限公司生產(chǎn)的多功能高分辨率磁光克爾顯微成像系統(tǒng)，以自主設(shè)計的光路結(jié)構(gòu)及奧林巴斯、索萊博光電元件為基礎(chǔ)制造，適用于磁性材料/ 自旋電子器件的磁疇成像和動力學研究。
★ 多功能探針臺，能夠提供面內(nèi)、垂直磁場及多對直流/ 高頻探針- 磁光成像與自旋輸運測試**結(jié)合！
★高達1.8T 垂直磁場，1 T 面內(nèi)磁場，4K-800K 變溫，可用于硬磁材料成像研究。
多功能控制系統(tǒng)
測試信號控制
- 垂直/ 面內(nèi)磁場/ 電流/ 微波等多路信號 μs 級別同步施加；
- 各信號的波形、幅度、頻率、相對延時等參數(shù)輕松調(diào)節(jié)。
圖像處理
- 實時作差消背底噪聲；
- 自動糾正震動漂移等。
信號解析
- 電流、磁場測試信號的實時顯示；
- 基于克爾圖像分析，對樣品局域 （300 nm） 或全局做磁滯回線掃描。
磁場探針臺
面內(nèi)磁場
★ 高達1 T，反應(yīng)速度50 ms，精確度0.1 mT。
三路垂直磁鐵任意切換
★磁場1：高達1.8 T，反應(yīng)速度50 ms，精確度0.1 mT；
★磁場2：高達30 mT，反應(yīng)速度50 μs，精確度0.01 mT；
★磁場3：高達50 mT，反應(yīng)速度1 μs， 精確度0.01 mT；
★可配置6 個直流/ 高頻探針，配置10 V，20 MHz任意波形信號源。
成像效果
★ 克爾成像分辨率300 nm （100 倍物鏡）； ★ 視野：1.2 mm×1 mm （5 倍物鏡）； ★ 能檢測2 個原子層薄膜的磁性變化。 | CoFeB(1.3 nm)/W(0.2)/CoFeB(0.5) 薄膜中的迷宮疇 |
圖像處理
★ 以任意圖像為背底，實時作差消噪聲；
★圖像漂移校正，自動添加比例尺等功能。
CoFeB(20 nm) 薄膜中， [ 面內(nèi)磁場20mT] 驅(qū)動磁疇翻轉(zhuǎn) CoTb 亞鐵磁微米線中SOT 驅(qū)動的磁性翻轉(zhuǎn) | CoFeB/W/CoFeB 薄膜中的微米大小的磁泡 200 nm 寬的Ta/CoFeB/MgO 線中， [120 mT， 5 μs] 磁場脈沖驅(qū)動疇壁移動 |
其他功能
★ 分析全局或者局部 （300 nm） 克爾圖像，獲得磁滯回線；
★磁滯回線的橫軸可以為面內(nèi)、垂直磁場或者電流等任意激勵信號；
★可配置變溫系統(tǒng)：4K-800K 溫度可調(diào)；
★搭配ST-FMR，二次諧波等測試系統(tǒng)和軟件；
★預留各種接口，可根據(jù)實驗需求自主改裝。
應(yīng)用案例
■ 局部磁本征參數(shù)表征
克爾顯微鏡有一套表征幾乎所有磁學本征參數(shù)的方法。與其它表征方法相比，優(yōu)勢是可以進行微小區(qū)域內(nèi)（300 nm） 的局部性質(zhì)表征，為各種磁性調(diào)控實驗 （如輻照、壓控、光控磁）、以及性質(zhì)不均一的材料表征提供了可能性。
局部飽和磁化強度MS表征 由于偶極作用，磁疇壁在靠近時會相互排斥。通過觀察不同磁場下疇壁的距離，可以提取局部區(qū)域的飽和磁化強度MS。此方法由巴黎- 薩克雷大學Nicolas Vernier 教授（本公司技術(shù)顧問）在2014 年首先提出并驗證。與VSM 測量結(jié)果得到良好吻合[1]。 | |
局部各向異性能 K 的表征 通過分析局域克爾圖像明暗變化，可以獲得磁滯回線，從而提取局部區(qū)域等效各向異性場強度。 | |
海森堡交換作用常數(shù)Aex 用我們的磁場“自定義波形”功能，將樣品震蕩退磁，再將得到的迷宮疇圖片進行傅里葉變換，能夠精確得知磁疇寬度，從而提取海森堡交換作用剛度[2]。 | 退磁狀態(tài)下的薄膜材料的磁疇結(jié)構(gòu) |
Dzyaloshinskii-Moriya 作用（ DMI） 的表征 利用面內(nèi)磁場和垂直磁場共同作用下的磁疇壁非對稱性擴張，能夠測量薄膜材料的DMI 作用強度?；诖丝钤O(shè)備的得到的成果發(fā)表在Nanoscale 雜志[3]。 |
參考文獻：
[1] Yu Zhang et al. Phys. Rev. Appl. 9， 064027 (2018).
[2] M. Yamanouchi et al.， IEEE Magn. Lett. 2， 3000304 (2011).
[3] Anni Cao et al.， Nanoscale 10， 12062 (2018).
■ 磁疇壁動力學研究
磁場、電流或者其它激勵下磁疇壁的移動速度測量
方法：施加幅度為B， 寬度為t 的磁場/ 電流脈沖，在脈沖 前后分別拍攝克爾圖像并作差，獲得疇壁移動距離d，則速 度v=d/t。 備注：有限視野范圍內(nèi)，超快疇壁運動的測量需要超短信 號脈沖。本系統(tǒng)配置的 μs 反應(yīng)速度的磁場可實現(xiàn)200m/s 疇壁速度的測量。 | 10ms 力波磁場脈沖 4 μs 超快磁場脈沖 |
磁疇壁張力效應(yīng)的觀測
利用微秒級別超快磁場脈沖，可在微小樣品中創(chuàng)造出磁泡。利用此款高分辨率克爾顯微鏡，**觀察到了磁疇壁在自身張力作用下的自發(fā)收縮過程[1-3]。
磁疇壁Hall bar 處的釘扎作用
利用磁場脈沖，我們精確控制磁疇壁在納米線中的位置。觀察磁疇壁的釘扎過程并測量解釘扎磁場[1]。
參考文獻：
[1] Xueying Zhang et al.， Phys. Rev. Appl. 9， 024032 (2018).
[2] Xueying Zhang et al. Nanotechnology 29， 365502 (2018).
[3] Anni Cao et al.， IEEE Magn. Lett. 9， 1 (2018).
■ 自旋輸運性質(zhì)測試+成像
STT 電流驅(qū)動的磁疇壁運動
通過配備的探針和主控系統(tǒng)的任意波形發(fā)生器，可向樣品施加50 ns–s 級別的方波，觀察磁疇壁運動并測量速度。
STT 電流與垂直磁場共同作用下的磁疇壁運動
在某些材料中，無法觀測到純電流驅(qū)動的磁疇壁運動。這時，可以利用此設(shè)備μs 級別的超快磁場脈沖與電流同步，觀測垂直磁場+ 電流共同驅(qū)動的疇壁運動，從而解析多種物理效應(yīng)，如重金屬/ 鐵磁體系的自旋極化率由于自旋散射降低的效應(yīng)[1]。
微秒級精確同步的磁場和電流方波脈沖 |
電流與面內(nèi)磁場共同作用下的磁疇壁運動
Hall 自旋流與面內(nèi)磁場共同作用，誘導磁矩翻轉(zhuǎn)，即所謂的SOT 翻轉(zhuǎn)。本設(shè)備配置的面內(nèi)磁場和電學測試系統(tǒng)，不但可以實現(xiàn)這個過程的電學測試，還可以利用相機與信號采集卡同步的功能，逐點解析翻轉(zhuǎn)曲線對應(yīng)的磁疇狀態(tài)[2]。
參考文獻：
[1] Xueying Zhang et al.， Phys. Rev. Appl. 11， 054041 (2019).
[2] Xiaoxuan Zhao et al.， Nanotechnology 30， 335707 (2019).
更多應(yīng)用案例，請您致電 010-85120277/78/79/80 或?qū)懶胖?/span> info@qd-********* 獲取。
測試數(shù)據(jù)
1. 檢測磁性材料質(zhì)量
MgO/Co/Pt 樣品： MgO 晶格錯位導致的Co 薄膜缺陷。 在微小磁場作用下，缺陷周圍即出現(xiàn)磁性翻轉(zhuǎn)。 | 質(zhì)量不好磁性薄膜， 磁性翻轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)雪花狀磁疇。 | 質(zhì)量優(yōu)良的磁性薄膜， 磁疇結(jié)構(gòu)均勻，邊緣光滑。 |
2. 檢測缺陷位置
缺陷處，磁疇壁運動變形，形成釘扎效。利用高分辨率物鏡，可以直接觀察缺陷位置（紅圈）。
3. 自旋電子器件損傷檢測
自旋電子器件中，在微加工過程中，樣品邊緣出現(xiàn)損傷，導致在磁場作用下穩(wěn)定性下降，邊緣首先出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)[1]。
4. 解析磁滯回線結(jié)果
磁光克爾顯微鏡由于具有空間分辨優(yōu)勢，可以解析磁滯回線對應(yīng)的磁疇狀態(tài)。如右圖，由于偶極作用比各向異性占優(yōu)勢，樣品出現(xiàn)自發(fā)退磁。 | |
參考文獻：
[1] Yu Zhang et al. Phys. Rev. Appl. 9， 064027 (2018).
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