Многофункциональная магнитооптическая система микроскопической визуализации Керра

Знакомство с продуктом

Магнитооптическая микроскопическая система визуализации Керра основана на собственной конструкции оптического пути и оптоэлектронных компонентах Olympus и Soleibo; он используется для визуализации магнитных доменов и исследования динамики магнитных материалов/устройств спинтроники.

Многофункциональная измерительная станция

С магнитным полем в плоскости, вертикальным магнитным полем и несколькими парами датчиков постоянного/высокого напряжения — идеальное сочетание магнитооптической визуализации и тестирования спинового транспорта!
Максимальное вертикальное магнитное поле 1,8 Тл, плоскостное магнитное поле 1,4 Тл, переменная температура 4–873 К можно использовать для исследования изображений магнитотвердых материалов.

Принципиальная схема

Многофункциональная система управления

Управление тестовым сигналом

1. Вертикальное магнитное поле/плоскостное магнитное поле/ток/микроволновые и другие множественные сигналы, подаваемые синхронно на уровне мкс;
2. Форму волны, амплитуду, частоту, относительную задержку и другие параметры каждого сигнала можно легко настроить.

Обработка изображений

1. Вычитание в реальном времени для устранения фонового шума;
2. Автоматическая коррекция вибрационного дрейфа и т. д.

Анализ сигналов

1. Отображение в реальном времени тестовых сигналов тока и магнитного поля;
2. На основе анализа изображения Керра выполните сканирование петли гистерезиса на образце локально (220 нм) или глобально.

Эффекты визуализации магнитных доменов в перпендикулярно анизотропных магнитных пленках (толщиной 1 нм)

Магнитные домены на поверхности постоянного магнита (NdFeB) в объеме

Нанопленочный материал

Магнитные домены на поверхности блока из кремнистой стали

Типичное применение

Исследование свойств магнитных материалов

1. Определение качества магнитных материалов.

2. Определить место дефекта.

3. Обнаружение повреждений устройств спинтроники

4. Анализ результатов петли гистерезиса

Характеристика локальных собственных магнитных параметров

Микроскопия Керра имеет набор методов для характеристики практически всех внутренних магнитных параметров. По сравнению с другими методами определения характеристик, самым большим преимуществом является то, что он может выполнять локальную характеристику свойств на небольшой площади (220 нм), которую можно использовать для различных экспериментов по магнитному контролю (таких как облучение, контроль напряжения и оптический магнитный контроль) и материалов с характеристикой неоднородных свойств.

1. Характеристика локальной намагниченности насыщения М.
Из-за дипольных взаимодействий границы магнитных доменов отталкиваются друг от друга, когда они приближаются. Наблюдая за расстоянием между доменными стенками в различных магнитных полях, можно определить намагниченность насыщения M локальной области. Этот метод был впервые предложен и проверен в 2014 году профессором С.Николя Вернье из Университета Париж-Сакле (технический консультант компании). Это хорошо согласуется с результатами измерений ВСМ.

2. Характеристика энергии локальной анизотропии К.
Петлю гистерезиса можно получить путем анализа светлых и темных изменений локального изображения Керра, чтобы извлечь эквивалентную напряженность анизотропного поля в локальной области.

3. Константа обменного взаимодействия Гейзенберга Aex.
Используя нашу функцию «настраиваемой формы волны» магнитного поля для размагничивания образца путем колебаний, а затем выполнения преобразования Фурье на полученном изображении лабиринтной области, можно точно узнать ширину магнитного домена и извлечь жесткость обменного взаимодействия Гейзенберга.

4. Характеристика взаимодействия Дзялошинского-Мория (ДМИ).
Используя асимметричное расширение магнитной доменной границы под совместным действием плоского магнитного поля и вертикального магнитного поля, можно измерить силу воздействия DMI тонкопленочного материала. Основываясь на результатах, полученных с помощью этого устройства,
Таблица в журнале Nanoscale Magazine.

Исследование динамики магнитной доменной стенки

1. Измерение скорости движения магнитных доменных границ под действием магнитного поля, тока или других возбуждений.
метод:
Примените импульс магнитного поля/тока с амплитудой B и шириной t, сделайте изображения Керра до и после импульса и измените разницу, чтобы получить расстояние d перемещения доменной стенки, а затем скорость v = d/t.
Примечание:
Для измерения сверхбыстрого движения доменной стенки требуются сверхкороткие импульсы сигнала в ограниченном поле зрения. Магнитное поле со скоростью отклика в мкс, сконфигурированное в этой системе, позволяет измерять скорость доменной стенки 200 м/с.

2. Наблюдение эффекта натяжения магнитной доменной стенки.
С помощью сверхбыстрых импульсов магнитного поля микросекундного диапазона можно создавать магнитные пузырьки в крошечных образцах. С помощью этого микроскопа Керра высокого разрешения впервые наблюдалась спонтанная усадка магнитных доменных стенок под действием собственного растяжения.

3. Закрепление на стержне Холла магнитной доменной стенки.
Используя импульсы магнитного поля, мы точно контролируем положение магнитных доменных стенок в нанопроволоках. Наблюдайте за процессом закрепления магнитных доменных стенок и измеряйте магнитное поле открепления.

Тест свойств спинового транспорта + визуализация

1. Движение магнитной доменной стенки, вызванное током STT.
С помощью оборудованного зонда и генератора сигналов произвольной формы основной системы управления к образцу можно подать прямоугольную волну длительностью 50 нс~с, наблюдать движение магнитной доменной стенки и измерять скорость.

2. Движение магнитной доменной стенки под совместным действием тока СТТ и вертикального магнитного поля.
В некоторых материалах движение доменной стенки, вызванное исключительно током, невозможно наблюдать. В это время сверхбыстрый импульс магнитного поля на уровне мкс этого устройства может быть синхронизирован с током, чтобы наблюдать движение доменной стенки, вызванное вертикальным магнитным полем + током, чтобы анализировать различные физические эффекты, такие как спиновая поляризуемость системы тяжелый металл / ферромагнитная система из-за эффекта уменьшения спинового рассеяния.

3. Движение магнитной доменной стенки под совместным действием тока и плоскостного магнитного поля.
Спиновый ток Холла взаимодействует с магнитным полем в плоскости, вызывая переворот магнитного момента, так называемый переворот SOT. Система магнитного поля и электрического тестирования в плоскости, сконфигурированная этим оборудованием, может не только проводить электрические испытания этого процесса, но также использовать функцию синхронизации камеры и карты сбора сигнала для анализа состояния магнитного домена, соответствующего точке за точкой переворота кривой.

4. Введение в транспортное тестирование.
С помощью измерителей-источников Keithley 6221 и 2182A он может измерять эффект Холла, ВАХ (удельное сопротивление) и магнитосопротивление (MR). С помощью микроволнового источника, микроволнового зонда, синхронного усилителя и т. д. можно выполнить ST-FMR и тест второй гармоники для характеристики спин-орбитального момента образца.

Эффект визуализации

1. 220 нм (объектив с масляной иммерсией 100x) / 450 нм (объектив с большим рабочим расстоянием, совместимый с наконечником);
2. Максимальное поле зрения: 1,2 мм×1 мм (5-кратный объектив);
3. Он может обнаружить магнитное изменение тонких пленок с двумя атомными слоями.

CoFeB(1,3 нм)/W(0,2)/CoFeB(0,5) Лабиринтные домены в тонких пленках

Обработка изображений

Любое изображение в качестве фона, вычитание шума, коррекция дрейфа изображения в реальном времени, автоматическое добавление масштаба и другие функции.