【鑽石缺陷圖像磁疇壁】

八方

【鑽石缺陷圖像磁疇壁】

 

 

磁性願景： NV 中心基於顯微鏡圖

法國研究人員發現納米級超薄鐵磁膜中 — 圖像磁疇壁的新途徑，已經很難做，直到現在。

使用點狀缺陷中附加到掃描的原子力顯微鏡 （AFM） 的鑽石，他們能夠映射出的能量為疇壁的"景觀"，可能甚至使自己的牆壁移動使用的鐳射燈從顯微鏡。

這項技術可以説明在賽馬場記憶體等複雜的自旋電子學器件的發展。

磁疇壁的狹隘界限 （大約 10 至 100 納米大小) 區域在材料上點磁矩，在一側的牆上和"下"的"最多"另一方面之間。

在這些邊界，磁矩不旋轉突然從一個方向向其他的 — — 而是，他們在該區域逐漸轉移。

當這些牆壁移動通過一種材料時，他們的行為有點像繃緊的鬆緊帶，在粗糙的表面上滑動。

他們的移動取決於潛在的能源景觀遇上 — — 能量槽提供小的阻力，但能量峰表現得像是更難克服的障礙。

磁疇壁可以用來使自旋電子學器件，比如賽馬場過去的記憶中，資料存儲為一個序列沿納米線的磁疇結構的新類型。

單個位存儲和檢索通過移動序列沿奈米導線和跨磁性讀取和寫入設備。

典型的賽馬場晶片將包含納米線陣列幾微米長和大約 30 納米寬，並且可以存儲幾百千百萬位元組的資料。

在這類裝置，研究人員將需要精確控制的疇壁，位置，以及能夠移動它沿在納米結構將會。

能夠表徵磁性的"地形"為這些疇壁會是重要的一步，朝這個方向，但這證明難做起到現在，由於缺乏合適的工具。

NV 顯微鏡

不僅在成像疇壁， Vincent 雅克和同事在 ENS Cachan、 法國國家科學研究中心 （CNRS） 和大學巴黎南部中心現已成功地，他們也設法觀察沿著不同的釘紮網站，沿著一根細的鐵磁電線跳牆。

他們是能夠使用基於晶格缺陷稱為金剛石氮-空位 （NV） 中心的高度敏感掃描磁顯微鏡執行此操作。

兩個鄰近的碳原子在金剛石取而代之的是一個氮原子和一個空的格子網站，就會發生這些缺陷。

這種 NV 網站是能夠檢測微弱的磁場。

這台儀器採用雅克的團隊實際上包括附加到原子力顯微鏡的懸臂 50 毫微米大小的鑽石寶石。

當刺激與綠色鐳射燈與外部射頻場，這顆鑽石的 NV 中心發射光線的電磁頻譜的紅色部分。

這種光的強度取決於局部磁場的能夠用於成像 （在這種情況下 1 毫微米厚電流鐵磁性納米線） 的示例。

通過用光學顯微鏡檢測 NV 缺陷排放，我們可以精確地確定來自下面的金鋼石的磁性薄膜在磁場中解釋雅克。

當我們跨膜移動金剛石感應器，我們可以圖像從納米線雜散磁場和確定其疇壁輪廓。

拖動疇壁

使用他們的技術，研究者們還能夠觀察疇壁跳來跳去 （稱為巴克豪森跳躍） 兩個釘住網站之間間隔 50 毫微米分開沿導線。釘住網站是由於材料中的結構或製造缺陷的存在。

他們本地修改能源景觀及阻礙運動中由於疇壁。

他們設法控制這些跳轉，使用鐳射光源在顯微鏡下，這反過來使他們能夠"拖"疇壁沿導線和它在結構上任何一點的位置所產生的熱量。

雅克說：我們的過程讓我們來計算 '看到' 由沿導線，疇壁的能源格局。

這片風景這種定量的理解可能是重要的資料存儲和資訊處理的應用前景。

例如，IBM 提出的賽馬場記憶體設備涉及存儲比特的資料序列沿磁電線 （曲目） 來回穿梭的疇壁。

如前所述，使這些記憶的關鍵一步將涉及表徵磁性地形為這些域的牆壁，因為他們在賽道的移動將決定他們實際上表現如何作為設備。

這項技術不是只限于要麼學習疇壁的他補充說。

它還可以用於研究其他磁性的物體，如 skyrmions (小磁渦旋，也就可以形成未來的硬碟技術的基礎） — — 目前的深入研究的另一個課題。

這項技術發表在科學雜誌.

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