Kerr Microscopy Imaging System Memfasilitasi Terobosan Ilmiah Baru di Spintronics di Xi'an Jiaotong University

Baru-baru ini, tim peneliti dari Pusat Spintronik dan Sistem Kuantum di Sekolah Ilmu Material dan Teknik, Universitas Xi'an Jiaotong, menerbitkan makalah penelitian yang sangat berharga dalam jurnal ilmu skala nano terkenal, Nanoscale (jurnal dari Royal Society of Chemistry), berjudul "Pembalikan tanda yang bergantung pada suhu dari magnetoresistensi terowongan dalam heterojungsi feromagnetik van der Waals." Jurnal ini berfokus pada bidang penelitian mutakhir seperti nanomaterial, spintronik, dan perangkat berdimensi rendah, yang memegang pengaruh signifikan dalam industri. Publikasi temuan terbaru ini oleh tim Universitas Xi'an Jiaotong menyuntikkan vitalitas baru ke dalam aplikasi heterojungsi magnetik van der Waals dalam perangkat spintronik. Di balik terobosan ini, sistem pencitraan mikroskopi laser Kerr area mikro medan kuat suhu rendah KMP-L, yang dikembangkan secara independen oleh Truth Instruments, memainkan peran penting. Sistem ini memberikan bukti eksperimen langsung dan andal untuk menganalisis mekanisme kopling magnetik antar lapisan dan karakteristik magnetoresistensi terowongan (TMR) dari heterojungsi feromagnetik van der Waals, yang berfungsi sebagai teknik karakterisasi penting untuk memajukan desain perangkat spintronik.

Sinyal Kerr dikarakterisasi menggunakan sistem pengukuran MOKE (KMP-L, Truth Instruments). Pengukuran MOKE dilakukan menggunakan berkas laser HeNe yang datang secara normal (λ = 633 nm) dengan polarisasi linier dan diameter titik fokus sekitar 5 µm. Selama pengukuran, medan magnet secara konsisten diterapkan tegak lurus terhadap arah dalam bidang perangkat.

Junction terowongan magnetik (MTJ) adalah komponen inti dari perangkat spintronik, dan kontrol atas tanda magnetoresistensi terowongan (TMR) mereka sangat penting untuk memperluas fungsionalitas perangkat. Dalam heterojungsi feromagnetik van der Waals (vdW), kopling antar lapisan antara lapisan magnetik dan pengaruh suhu pada mekanisme TMR adalah area utama penelitian saat ini. Karakterisasi yang tepat dari struktur domain magnetik area mikro dan sifat histeresis adalah elemen inti dalam menyelesaikan mekanisme ini.

Teknik pengukuran Magneto-Optical Kerr Effect (MOKE), terutama sistem yang menggabungkan pemindaian loop histeresis presisi tinggi dengan kemampuan pencitraan area mikro resolusi tinggi, dapat secara langsung mengamati evolusi domain magnetik dan membedakan sifat magnetik dari berbagai wilayah, memberikan bukti eksperimen yang sangat diperlukan untuk memahami prinsip kopling magnetik antar lapisan dan kontrol TMR.

Dalam makalah ini, sistem pencitraan mikroskopi laser Kerr area mikro medan kuat suhu rendah KMP-L dari Truth Instruments memainkan peran penting. Melalui fungsi pencitraan domain magnetik resolusi tingginya, sistem ini dengan jelas menangkap domain magnetik yang kontras antara wilayah yang ditutupi CVI dan wilayah FGT dalam heterojungsi CVI/FGT pada suhu 50K, secara langsung mengkonfirmasi kopling antiferomagnetik mereka pada medan magnet nol. Dengan memanfaatkan kemampuan deteksi titik area mikronya, loop histeresis diukur di berbagai wilayah heterojungsi (seperti area kontak CVI dan FGT, dan area FGT yang terbuka), dengan jelas membedakan perbedaan medan koersif antara CVI dan FGT dan menyingkirkan mekanisme interferensi seperti pinning spin dan transfer muatan. Dikombinasikan dengan kemampuan pengujian rentang suhu yang luas, sistem ini mendukung studi pembalikan tanda TMR dan kontrol yang bergantung pada suhu dari kekuatan kopling magnetik dengan mengamati perubahan halus dalam loop histeresis di wilayah kritis dekat suhu Curie CVI (60K). KMP-L memberikan bukti eksperimen langsung dan andal untuk menganalisis efek magnetik antar lapisan dan karakteristik TMR dari heterojungsi feromagnetik van der Waals, menjadikannya teknik karakterisasi kunci untuk memajukan desain perangkat spintronik.

Karakteristik KMP-L dari Truth Instruments sangat cocok dengan tuntutan penelitian material feromagnetik 2D—"magnetisme lemah, ukuran sampel kecil, dan kebutuhan pengujian rentang suhu yang luas." Sistem ini memberikan bukti eksperimen yang tepat dan andal untuk menyelesaikan mekanisme kopling antiferomagnetik dan prinsip pembalikan tanda TMR, yang berfungsi sebagai penghubung kritis antara struktur magnetik mikroskopis material dan kinerja perangkat makroskopis.

Kolaborasi ini sekali lagi memvalidasi nilai instrumentasi kelas atas yang diproduksi di dalam negeri—tidak hanya memberikan dukungan karakterisasi yang andal untuk penelitian ilmiah mutakhir tetapi juga menjadi "jembatan" yang menghubungkan struktur mikroskopis material dengan kinerja makroskopis perangkat. Truth Instruments akan terus mengembangkan kebutuhan karakterisasi di bidang seperti material berdimensi rendah dan spintronik, memberikan solusi teknis yang lebih tepat dan efisien kepada para peneliti untuk membantu mendorong lebih banyak pencapaian terobosan.