Новый метод анализирует магнитные наноструктуры с высоким разрешением
Исследователи из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Института физики микроструктур Макса Планка в Галле разработали новый метод, который позволяет проводить высокоразрешающий анализ магнитных наноструктур. Эта инновационная технология позволяет достичь замечательного разрешения около 70 нанометров — намного выше ограничения в 500 нанометров для стандартных световых микроскопов.
Подобные достижения имеют решающее значение для революционного создания новых энергоэффективных технологий хранения данных, основанных на спиновой электронике (спинтроника).
Традиционным оптическим микроскопам мешает длина волны света, из-за чего они не способны различать детали размером менее 500 нанометров.
Однако новый метод преодолевает этот барьер, используя аномальный эффект Нернста (ANE) вместе с металлическим наноразмерным наконечником. ANE генерирует электрическое напряжение в магнитном металле, которое перпендикулярно как намагниченности, так и градиенту температуры, что позволяет исследователям глубже проникнуть в наноразмерный мир.
«Лазерный луч фокусируется на кончике силового микроскопа и, таким образом, вызывает градиент температуры на поверхности образца, который пространственно ограничен наномасштабом», — говорит профессор Георг Вольтерсдорф из Института физики MLU. «Металлический кончик действует как антенна и фокусирует электромагнитное поле в крошечной области под своей вершиной».
Этот подход позволяет проводить измерения ANE со значительно улучшенным разрешением по сравнению с традиционной световой микроскопией. Микроскопические изображения, полученные исследовательской группой, достигают разрешения приблизительно 70 нанометров. Более ранние исследования были сосредоточены только на магнитной поляризации в плоскости образца.
Однако исследовательская группа утверждает, что градиент температуры в плоскости также важен и позволяет исследовать внеплоскостную поляризацию с помощью измерений ANE.
Чтобы устранить этот пробел и подтвердить эффективность метода ANE для визуализации магнитных структур в нанометровом масштабе, исследователи использовали магнитную вихревую структуру. Заметным преимуществом этой новой техники является ее совместимость с хиральными антиферромагнитными материалами.
«Наши результаты имеют важное значение для термоэлектрической визуализации спинтронных компонентов. Мы уже продемонстрировали это с хиральными антиферромагнетиками», — говорит Георг Вольтерсдорф.
«Наш метод имеет два преимущества: во-первых, с одной стороны, мы значительно улучшили пространственное разрешение магнитных структур, намного превосходящее возможности оптических методов. Во-вторых, его также можно применять к хиральным антиферромагнитным системам, что принесет прямую пользу нашему запланированному кластеру передового опыта «Центр хиральной электроники».
Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.