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无液氦低温磁光克尔测试系统落户加福尼亚大学

发布时间: 2019-01-21  点击次数: 157次

      NanoMOKE3是新代超高灵敏度磁强计和克尔显微镜,灵敏度高达10-12emu,是研究磁性薄膜以及磁性微结构理想的测量工具,在自旋/磁电子学、磁性纳米技术、磁性随机存储器、GMR/TMR、记录磁头、磁传感器等研究域有着广泛的应用。磁光克尔测试属于光学测试,对样品的振动有着定的要求。传统的低温磁光克尔测试通常使用低振动的液氦恒温器来进行,这种恒温器往往不能兼容纵向和向磁光克尔测试,且使用者需要多次采购和传输使用液氦,实验过程比较繁琐,也给实验室增加了大量液氦成本。


      2018年6月,Quantum Design在美国加福尼亚大学圣迭戈分校Ivan Schuller教授实验室成功安装了套集成NanoMOKE3与5nm别超低振动的Montana无液氦低温恒温器的磁光克尔测试系统,实现了4.5K~325K下的纵向0.47T/向0.35T的磁光克尔测试,为低温下的磁光克尔测试带来了新的方向。

 

图1 :磁光克尔测试系统NanoMOKE3+Montana无液氦低温恒温器

设备集成外观

 

      Schuller教授团队的研究方向之是制备和研究新型微纳米结构,如量子点、磁性异质结构、二维铁磁线和维铁磁链等。“低温磁光克尔测试系统可灵活安装配置样品,允许我们进行原位磁光和磁输运测试”,Nicolas Vargas研究员说:“我们小组目前正在研究混合异质结构(V-Oxide/FM)在结构相变(SPT)-温度依赖性期间的磁性和反射率行为,这套系统的安装,将对我们的实验提供非常大的帮助。”

 

      设备安装成功后,工程师对垂直磁各项异性薄膜Ta(4 nm)/Pt(10 nm)/CoFeB(0.6 nm)/Pt(2 nm)进行了4.5K下的向克尔测试(如图2所示),结果显示该样品在单次循环无平均下的噪声仅为5%。随后又对该薄膜进行了4.5K下的克尔成像测试(如图3所示),左上角显示为饱和磁化时的成像,顺时针方向为磁场逐渐减小至反向饱和时的成像,可以明显的观察到磁畴的变化。

 

图2:CoFeB薄膜4.5K下向克尔测试

左:60秒平均测试结果 右:单次循环1秒(总测试时间)无平均测试结果

 

 

图3:CoFeB 薄膜4.5K下的磁畴成像观测

 

      除了向克尔测试,工程师还对坡莫合金微带线(25-um 宽, 24-nm 厚)进行了5.5K下的纵向磁光克尔测试(如图4所示),结果显示该样品单次循环即可得到*的克尔测试信号,噪声仅为3%。

 

图4:坡莫合金微带线5.5K下的纵向磁光克尔测试
左:微带线结构 中:60秒测试平均结果 右:单次循环1秒无平均结果

 

      这套系统除了集成为低温磁光克尔测试系统外,也可以分成室温磁光克尔和低温恒温器等两套系统单使用。已经购买了Montana C2恒温器或者NanoMOKE3磁光克尔系统的用户,也可以在此基础上升为无液氦低温磁光克尔测试系统!

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