Le système d'imagerie par microscopie Kerr facilite de nouvelles percées scientifiques en spintronie à l'université Xi'an Jiaotong

Récemment, l'équipe de recherche du Centre de Spintronique et de Systèmes Quantiques de l'École des Sciences des Matériaux et du Génie de l'Université Xi'an Jiaotong a publié un article de recherche de grande valeur dans la célèbre revue scientifique sur les nanomatériaux, Nanoscale (une revue de la Royal Society of Chemistry), intitulé "Inversion du signe de la magnétorésistance tunnel en fonction de la température dans les hétérojonctions ferromagnétiques de van der Waals". Cette revue se concentre sur des domaines de recherche de pointe tels que les nanomatériaux, la spintronique et les dispositifs à basse dimension, exerçant une influence significative dans l'industrie. La récente publication de ces résultats par l'équipe de l'Université Xi'an Jiaotong injecte une nouvelle vitalité dans l'application des hétérojonctions magnétiques de van der Waals dans les dispositifs spintroniques. Derrière cette percée, le système d'imagerie par microscopie Kerr laser à micro-zone et à champ fort à basse température KMP-L, développé indépendamment par Truth Instruments, a joué un rôle essentiel. Il a fourni des preuves expérimentales directes et fiables pour l'analyse du mécanisme de couplage magnétique intercouches et des caractéristiques de magnétorésistance tunnel (TMR) des hétérojonctions ferromagnétiques de van der Waals, servant de technique de caractérisation essentielle pour faire progresser la conception des dispositifs spintroniques.

Le signal Kerr a été caractérisé à l'aide d'un système de mesure MOKE (KMP-L, Truth Instruments). Les mesures MOKE ont été effectuées à l'aide d'un faisceau laser HeNe à incidence normale (λ = 633 nm) avec une polarisation linéaire et un diamètre de spot focalisé d'environ 5 µm. Pendant les mesures, le champ magnétique a été constamment appliqué perpendiculairement à la direction dans le plan du dispositif.

Les jonctions tunnel magnétiques (MTJ) sont les composants centraux des dispositifs spintroniques, et le contrôle du signe de leur magnétorésistance tunnel (TMR) est crucial pour étendre la fonctionnalité des dispositifs. Dans les hétérojonctions ferromagnétiques de van der Waals (vdW), le couplage intercouches entre les couches magnétiques et l'influence de la température sur le mécanisme TMR sont des domaines clés de la recherche actuelle. La caractérisation précise des structures de domaines magnétiques et des propriétés d'hystérésis à micro-zone est un élément central pour résoudre ces mécanismes.

La technique de mesure de l'effet Kerr magnéto-optique (MOKE), en particulier un système qui combine une numérisation de boucle d'hystérésis de haute précision avec des capacités d'imagerie à micro-zone à haute résolution, peut observer directement l'évolution des domaines magnétiques et différencier les propriétés magnétiques de différentes régions, fournissant des preuves expérimentales indispensables pour comprendre le couplage magnétique intercouches et les principes de contrôle de la TMR.

Dans cet article, le système d'imagerie par microscopie Kerr laser à micro-zone et à champ fort à basse température KMP-L de Truth Instruments a joué un rôle essentiel. Grâce à sa fonction d'imagerie de domaines magnétiques à haute résolution, il a clairement capturé les domaines magnétiques contrastés entre la région recouverte de CVI et la région FGT dans l'hétérojonction CVI/FGT à 50K, confirmant directement leur couplage antiferromagnétique à champ magnétique nul. En utilisant sa capacité de détection ponctuelle à micro-zone, des boucles d'hystérésis ont été mesurées dans différentes régions de l'hétérojonction (telles que la zone de contact CVI et FGT, et la zone FGT exposée), distinguant clairement les différences de champ coercitif entre CVI et FGT et excluant les mécanismes d'interférence comme l'épinglage de spin et le transfert de charge. Combiné à sa capacité de test à large plage de températures, le système a soutenu l'étude de l'inversion du signe de la TMR et du contrôle en fonction de la température de la force de couplage magnétique en observant les changements subtils dans les boucles d'hystérésis dans la région critique proche de la température de Curie de CVI (60K). Le KMP-L a fourni des preuves expérimentales directes et fiables pour l'analyse des effets magnétiques intercouches et des caractéristiques de TMR de l'hétérojonction ferromagnétique de van der Waals, ce qui en fait une technique de caractérisation clé pour faire progresser la conception des dispositifs spintroniques.

Les caractéristiques du KMP-L de Truth Instruments correspondent parfaitement aux exigences de la recherche sur les matériaux ferromagnétiques 2D—"magnétisme faible, petite taille d'échantillon et nécessité de tests à large plage de températures." Il fournit des preuves expérimentales précises et fiables pour résoudre le mécanisme de couplage antiferromagnétique et le principe d'inversion du signe de la TMR, servant de lien essentiel entre la structure magnétique microscopique du matériau et les performances macroscopiques du dispositif.

Cette collaboration valide une fois de plus la valeur de l'instrumentation haut de gamme produite au niveau national—elle fournit non seulement un support de caractérisation fiable pour la recherche scientifique de pointe, mais devient également un "pont" reliant la structure microscopique des matériaux aux performances macroscopiques des dispositifs. Truth Instruments continuera à cultiver en profondeur les besoins de caractérisation dans des domaines tels que les matériaux à basse dimension et la spintronique, en fournissant aux chercheurs des solutions techniques plus précises et efficaces pour aider à favoriser davantage de réalisations révolutionnaires.