[Kasus Aplikasi AtomEdge Pro] Mencapai Pencitraan Presisi Skala Nano dari Skyrmion Suhu Ruangan dalam MTJ

Di bidang spintronik dan memori akses acak magnetik (MRAM) generasi berikutnya, skyrmion magnetik dianggap sebagai kandidat utama untuk membangun perangkat informasi berkinerja tinggi di masa depan karena stabilitas topologisnya yang unik dan kepadatan arus penggerak yang rendah. Namun, pengamatan langsung dan karakterisasi yang tepat dari struktur magnetik skala nano ini dalam tumpukan sambungan terowongan magnetik (MTJ) pada kondisi suhu kamar dan kompatibel dengan perangkat aktual tetap menjadi tantangan utama di bidang ini.

Baru-baru ini, dengan memanfaatkan mikroskop gaya atom AtomEdge Pro, kami telah berhasil mencapai visualisasi langsung dan karakterisasi keadaan keberadaan skyrmion magnetik dan domain labirin dalam SAF/MgO/[Ta/Co/Pt] yang kompleks₉ tumpukan MTJ pada suhu kamar, menandai langkah penting menuju penerapan struktur magnetik topologis dari penelitian dasar.

Sampel Uji:

SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]₉ adalah heterostruktur film tipis multilayer magnetik kompleks, yang desain tumpukannya yang tepat bertujuan untuk menginduksi pembentukan skyrmion.

Temuan Utama: Menggunakan mode Mikroskopi Gaya Magnetik (MFM) dari AtomEdge Pro, dalam area pemindaian 10µm * 10µm, kami dengan jelas mengungkapkan koeksistensi struktur domain magnetik skyrmion dan domain labirin pada permukaan sampel.

Analisis Kuantitatif: Untuk lebih tepat mengkarakterisasi struktur, kami melakukan analisis profil garis pada gambar. Data menunjukkan:

Diameter skyrmion yang ditandai dengan garis merah adalah 234 nm (seperti yang ditunjukkan pada Gambar b).

Lebar domain dari domain labirin adalah 217 nm (seperti yang ditunjukkan pada Gambar c).

Hasil ini tidak hanya secara visual menunjukkan dua morfologi domain magnetik tetapi juga memberikan pengukuran presisi sub-nanometer dari ukurannya, menawarkan bukti ruang nyata yang berharga untuk memahami mekanisme pembentukan dan stabilitasnya.

Teknik karakterisasi magnetik makroskopik tradisional (seperti Vibrating Sample Magnetometry, Magneto-Optical Kerr Effect Microscopy) dibatasi oleh resolusi spasial, sehingga sulit untuk melakukan pencitraan halus tekstur magnetik skala nano seperti skyrmion. Alasan utama mengapa AtomEdge Pro memainkan peran penting dalam studi ini terletak pada keunggulan teknis intinya:

Resolusi Spasial Ultra-Tinggi: AtomEdge Pro menggunakan probe magnetik yang sangat sensitif untuk mendeteksi secara tepat perubahan gradien gaya magnetik pada permukaan sampel, memungkinkan resolusi spasial pada skala nano.

Karakterisasi Kuantitatif yang Akurat: Ia tidak hanya "melihat" tetapi juga "mengukur secara akurat." Melalui analisis data yang tepat dari gambar MFM, parameter fisik utama seperti ukuran domain, distribusi, dan morfologi dapat diekstraksi, memberikan data eksperimen yang andal untuk perhitungan teoretis dan desain perangkat.

Kompatibilitas Sampel yang Kuat: Tumpukan MTJ yang diuji di sini adalah struktur film multilayer yang ditujukan untuk aplikasi praktis. AtomEdge Pro berhasil melakukan karakterisasi non-destruktif, resolusi tinggi padanya, menunjukkan penerapan yang kuat dalam studi sampel tingkat perangkat yang kompleks.

Tes yang berhasil ini tidak hanya menunjukkan kinerja AtomEdge Pro tetapi juga memiliki kepentingan yang signifikan untuk bidang penelitian terkait:

Memajukan Penelitian MRAM: Mewujudkan dan secara langsung mengamati skyrmion dalam sambungan terowongan magnetik adalah kunci untuk menerjemahkan potensi mereka menjadi perangkat informasi generasi baru. AtomEdge Pro memberikan bukti ruang nyata yang menentukan untuk memverifikasi keberadaan mereka, memahami perilaku mereka, dan pada akhirnya menghubungkan struktur magnetik mikroskopis dengan sifat listrik makroskopis.

Memberdayakan Magnetisme Topologis: Sebagai alat karakterisasi inti untuk penelitian struktur magnetik topologis, AFM dapat memberikan dukungan data yang andal untuk mengeksplorasi mekanisme pembentukan, stabilitas, dan integrasi perangkat skyrmion, mempercepat transisi dari fisika dasar ke perangkat terapan.

Memperluas Aplikasi Perbatasan: Kemampuan yang ditunjukkan dalam penelitian ini dapat diterapkan secara luas di bidang teknologi mutakhir seperti komputasi neuromorfik, perangkat keras cerdas yang terinspirasi otak, komunikasi gelombang mikro frekuensi tinggi, dan sistem penginderaan.

Kami percaya bahwa karakterisasi yang tepat adalah landasan kemajuan ilmiah. Mikroskop gaya atom AtomEdge Pro berkomitmen untuk menyediakan alat analisis skala mikro yang kuat bagi para peneliti global, membantu Anda melihat lebih jelas dan melangkah lebih jauh dalam eksplorasi perbatasan.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang aplikasi AtomEdge Pro dalam bahan magnetik, spintronik, dan bidang mutakhir lainnya, jangan ragu untuk menghubungi kami untuk pertukaran teknis atau untuk mengajukan pengujian sampel.