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多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统
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    产品报价: 面议
    品  牌:致真精密仪器
    产品型号:暂无
    适用范围:高教
    所在地区:山东 青岛
    (联系我时,请说明是在教育装备采购网上看到的,谢谢!)
    详细说明


    多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统

      ——眼见为实:让磁学测试可视化!

      致真精密仪器(青岛)有限公司生产的多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统,以自主设计的光路结构及奥林巴斯、索莱博光电元件为基础制造,适用于磁性材料/ 自旋电子器件的磁畴成像和动力学研究。

    ★ 多功能探针台,能够提供面内、垂直磁场及多对直流/ 高频探针- 磁光成像与自旋输运测试完美结合!

    高达1.8T 垂直磁场,1 T 面内磁场,4K-800K 变温,可用于硬磁材料成像研究。


    多功能控制系统


    测试信号控制

    - 垂直/ 面内磁场/ 电流/ 微波等多路信号 μs 级别同步施加;

    - 各信号的波形、幅度、频率、相对延时等参数轻松调节。


    图像处理

    - 实时作差消背底噪声;

    - 自动纠正震动漂移等。


    信号解析

    - 电流、磁场测试信号的实时显示;

    - 基于克尔图像分析,对样品局域 (300 nm) 或全局做磁滞回线扫描。



    磁场探针台


    面内磁场

    高达1 T,反应速度50 ms,精确度0.1 mT。


    三路垂直磁铁任意切换

    ★ 磁场1:高达1.8 T,反应速度50 ms,精确度0.1 mT;

    ★ 磁场2:高达30 mT,反应速度50 μs,精确度0.01 mT;

    ★ 磁场3:高达50 mT,反应速度1 μs, 精确度0.01 mT;

    ★ 可配置6 个直流/ 高频探针,配置10 V,20 MHz任意波形信号源。


    成像效果


    克尔成像分辨率300 nm (100 倍物镜);

    视野:1.2 mm×1 mm (5 倍物镜);

    能检测2 个原子层薄膜的磁性变化。

    CoFeB(1.3 nm)/W(0.2)/CoFeB(0.5) 薄膜中的迷宫畴


    图像处理

    ★ 以任意图像为背底,实时作差消噪声;

    ★ 图像漂移校正,自动添加比例尺等功能。


    CoFeB(20 nm) 薄膜中,

    [ 面内磁场20mT] 驱动磁畴翻转

    CoTb 亚铁磁微米线中SOT 驱动的磁性翻转

    CoFeB/W/CoFeB

    薄膜中的微米大小的磁泡

    200 nm 宽的Ta/CoFeB/MgO 线中,

    [120 mT, 5 μs] 磁场脉冲驱动畴壁移动


    其他功能

    ★ 分析全局或者局部 (300 nm) 克尔图像,获得磁滞回线;

    ★ 磁滞回线的横轴可以为面内、垂直磁场或者电流等任意激励信号;

    ★ 可配置变温系统:4K-800K 温度可调;

    ★ 搭配ST-FMR,二次谐波等测试系统和软件;

    ★ 预留各种接口,可根据实验需求自主改装。


    应用案例


    ■  局部磁本征参数表征

      克尔显微镜有一套表征几乎所有磁学本征参数的方法。与其它表征方法相比,优势是可以进行微小区域内(300 nm) 的局部性质表征,为各种磁性调控实验 (如辐照、压控、光控磁)、以及性质不均一的材料表征提供了可能性。


    局部饱和磁化强度MS表征

    由于偶极作用,磁畴壁在靠近时会相互排斥。通过观察不同磁场下畴壁的距离,可以提取局部区域的饱和磁化强度MS。此方法由巴黎- 萨克雷大学Nicolas Vernier 教授(本公司技术顾问)在2014 年首先提出并验证。与VSM 测量结果得到良好吻合[1]

    局部各向异性能 K 的表征

    通过分析局域克尔图像明暗变化,可以获得磁滞回线,从而提取局部区域等效各向异性场强度。

    海森堡交换作用常数Aex

    用我们的磁场“自定义波形”功能,将样品震荡退磁,再将得到的迷宫畴图片进行傅里叶变换,能够精确得知磁畴宽度,从而提取海森堡交换作用刚度[2]

    退磁状态下的薄膜材料的磁畴结构

    Dzyaloshinskii-Moriya 作用( DMI) 的表征

    利用面内磁场和垂直磁场共同作用下的磁畴壁非对称性扩张,能够测量薄膜材料的DMI 作用强度。基于此款设备的得到的成果发表在Nanoscale 杂志[3]


    参考文献:

    [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).


    ■  磁畴壁动力学研究


    磁场、电流或者其它激励下磁畴壁的移动速度测量

    方法:施加幅度为B, 宽度为t 的磁场/ 电流脉冲,在脉冲

    前后分别拍摄克尔图像并作差,获得畴壁移动距离d,则速

    度v=d/t。

    备注:有限视野范围内,超快畴壁运动的测量需要超短信

    号脉冲。本系统配置的 μs 反应速度的磁场可实现200m/s

    畴壁速度的测量。

    10ms 力波磁场脉冲

    4 μs 超快磁场脉冲


    磁畴壁张力效应的观测

      利用微秒级别超快磁场脉冲,可在微小样品中创造出磁泡。利用此款高分辨率克尔显微镜,首次观察到了磁畴壁在自身张力作用下的自发收缩过程[1-3]



    磁畴壁Hall bar 处的钉扎作用

      利用磁场脉冲,我们精确控制磁畴壁在纳米线中的位置。观察磁畴壁的钉扎过程并测量解钉扎磁场[1]



    参考文献:

    [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).


    ■  自旋输运性质测试+成像


    STT 电流驱动的磁畴壁运动

      通过配备的探针和主控系统的任意波形发生器,可向样品施加50 ns–s 级别的方波,观察磁畴壁运动并测量速度。



    STT 电流与垂直磁场共同作用下的磁畴壁运动

      在某些材料中,无法观测到纯电流驱动的磁畴壁运动。这时,可以利用此设备μs 级别的超快磁场脉冲与电流同步,观测垂直磁场+ 电流共同驱动的畴壁运动,从而解析多种物理效应,如重金属/ 铁磁体系的自旋极化率由于自旋散射降低的效应[1]


    微秒级精确同步的磁场和电流方波脉冲


    电流与面内磁场共同作用下的磁畴壁运动

      Hall 自旋流与面内磁场共同作用,诱导磁矩翻转,即所谓的SOT 翻转。本设备配置的面内磁场和电学测试系统,不但可以实现这个过程的电学测试,还可以利用相机与信号采集卡同步的功能,逐点解析翻转曲线对应的磁畴状态[2]




    参考文献:

    [1] Xueying Zhang et al., Phys. Rev. Appl. 11, 054041 (2019). 

    [2] Xiaoxuan Zhao et al., Nanotechnology 30, 335707 (2019).

    更多应用案例,请您致电 010-85120277/78/79/80 或写信至info@qd-china.com 获取。


    数据处理


    1. 检测磁性材料质量


    MgO/Co/Pt 样品:

    MgO 晶格错位导致的Co 薄膜缺陷。

    在微小磁场作用下,缺陷周围即出现磁性翻转。

    质量不好磁性薄膜,

    磁性翻转过程中出现雪花状磁畴。

    质量优良的磁性薄膜,

    磁畴结构均匀,边缘光滑。


    2. 检测缺陷位置


    缺陷处,磁畴壁运动变形,形成钉扎效。利用高分辨率物镜,可以直接观察缺陷位置(红圈)。


    3. 自旋电子器件损伤检测


    自旋电子器件中,在微加工过程中,样品边缘出现损伤,导致在磁场作用下稳定性下降,边缘首先出现翻转[1]


    4. 解析磁滞回线结果


    磁光克尔显微镜由于具有空间分辨优势,可以解析磁滞回线对应的磁畴状态。如右图,由于偶极作用比各向异性占优势,样品出现自发退磁。


    参考文献:

    [1] Yu Zhang et al. Phys. Rev. Appl. 9, 064027 (2018).

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