[مورد استفاده از اپلیکیشن AtomEdge Pro] دستیابی به تصویربرداری با دقت نانومقیاس از اسکایرمیون‌های دمای اتاق در MTJها

در زمینه اسپینترونیک و حافظه دسترسی تصادفی مغناطیسی نسل بعدی (MRAM)، اسکایرمیون‌های مغناطیسی به عنوان کاندیداهای اصلی برای ساخت دستگاه‌های اطلاعاتی با عملکرد بالا در آینده به دلیل پایداری توپولوژیکی منحصر به فرد و چگالی جریان محرک کم، در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، مشاهده مستقیم و مشخص کردن دقیق این ساختارهای مغناطیسی نانومقیاس در پشته‌های اتصال تونلی مغناطیسی (MTJ) در شرایط دمای اتاق و سازگار با دستگاه‌های واقعی، یک چالش کلیدی در این زمینه باقی مانده است.

اخیراً، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی AtomEdge Pro، ما با موفقیت به تجسم و مشخص کردن مستقیم حالت‌های وجود اسکایرمیون‌های مغناطیسی و دامنه‌های ماز در یک SAF/MgO/[Ta/Co/Pt] پیچیده دست یافته‌ایم.₉پشته MTJ در دمای اتاق، که گامی مهم به سمت کاربرد ساختارهای مغناطیسی توپولوژیکی از تحقیقات بنیادی است.

نمونه آزمایشی:

SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]₉یک ساختار نازک فیلم چند لایه مغناطیسی پیچیده است که طراحی دقیق پشته آن با هدف القای تشکیل اسکایرمیون‌ها انجام شده است.

یافته‌های کلیدی: با استفاده از حالت میکروسکوپ نیروی مغناطیسی (MFM) AtomEdge Pro، در یک ناحیه اسکن 10 میکرومتر * 10 میکرومتر، ما به وضوح همزیستی اسکایرمیون و ساختارهای دامنه مغناطیسی دامنه ماز را بر روی سطح نمونه نشان دادیم.

تجزیه و تحلیل کمی: برای مشخص کردن دقیق‌تر ساختارها، ما تجزیه و تحلیل پروفایل خطی را بر روی تصاویر انجام دادیم. داده‌ها نشان می‌دهند:

قطر اسکایرمیون مشخص شده با خط قرمز 234 نانومتر است (همانطور که در شکل ب نشان داده شده است).

عرض دامنه دامنه ماز 217 نانومتر است (همانطور که در شکل ج نشان داده شده است).

این نتیجه نه تنها دو مورفولوژی دامنه مغناطیسی را به صورت بصری نشان می‌دهد، بلکه اندازه‌گیری‌های با دقت زیر نانومتر از اندازه‌های آن‌ها را نیز ارائه می‌دهد و شواهد ارزشمندی در فضای واقعی برای درک مکانیسم‌های تشکیل و پایداری آن‌ها ارائه می‌دهد.

تکنیک‌های مشخصه‌سازی مغناطیسی ماکروسکوپی سنتی (مانند مغناطیس‌سنجی نمونه ارتعاشی، میکروسکوپ اثر Kerr مغناطیسی-نوری) با وضوح فضایی محدود می‌شوند و انجام تصویربرداری دقیق از بافت‌های مغناطیسی نانومقیاس مانند اسکایرمیون‌ها را دشوار می‌کنند. دلایل اصلی که چرا AtomEdge Pro نقش مهمی در این مطالعه ایفا کرد، در مزایای فنی اصلی آن نهفته است:

وضوح فضایی فوق‌العاده بالا: AtomEdge Pro از پروب‌های مغناطیسی بسیار حساس برای تشخیص دقیق تغییرات در گرادیان نیروی مغناطیسی بر روی سطح نمونه استفاده می‌کند و وضوح فضایی را در مقیاس نانو امکان‌پذیر می‌کند.

مشخصه‌سازی کمی دقیق: این نه تنها «می‌بیند» بلکه «دقیق اندازه‌گیری می‌کند». از طریق تجزیه و تحلیل دقیق داده‌های تصاویر MFM، پارامترهای فیزیکی کلیدی مانند اندازه دامنه، توزیع و مورفولوژی را می‌توان استخراج کرد و داده‌های تجربی قابل اعتمادی را برای محاسبات نظری و طراحی دستگاه ارائه داد.

سازگاری نمونه قدرتمند: پشته MTJ که در اینجا آزمایش شده است، یک ساختار فیلم چند لایه است که برای کاربردهای عملی در نظر گرفته شده است. AtomEdge Pro با موفقیت مشخصه‌سازی غیر مخرب و با وضوح بالا را بر روی آن انجام داد و قابلیت کاربرد قوی خود را در مطالعه نمونه‌های پیچیده در سطح دستگاه نشان داد.

این آزمایش موفقیت‌آمیز نه تنها عملکرد AtomEdge Pro را به شدت نشان می‌دهد، بلکه اهمیت زیادی برای زمینه‌های تحقیقاتی مرتبط دارد:

پیشبرد تحقیقات MRAM: درک و مشاهده مستقیم اسکایرمیون‌ها در اتصالات تونلی مغناطیسی، کلید تبدیل پتانسیل آن‌ها به دستگاه‌های اطلاعاتی نسل جدید است. AtomEdge Pro شواهد قطعی در فضای واقعی را برای تأیید وجود آن‌ها، درک رفتار آن‌ها و در نهایت اتصال ساختارهای مغناطیسی میکروسکوپی به خواص الکتریکی ماکروسکوپی ارائه می‌دهد.

توانمندسازی مغناطیس‌گرایی توپولوژیکی: به عنوان یک ابزار مشخصه‌سازی اصلی برای تحقیقات ساختار مغناطیسی توپولوژیکی، AFM می‌تواند پشتیبانی داده‌های قابل اعتمادی را برای بررسی مکانیسم‌های تشکیل، پایداری و ادغام دستگاه اسکایرمیون‌ها ارائه دهد و انتقال از فیزیک بنیادی به دستگاه‌های کاربردی را تسریع بخشد.

گسترش کاربردهای مرزی: قابلیت نشان داده شده در این تحقیق می‌تواند به طور گسترده در زمینه‌های فناوری پیشرفته مانند محاسبات نورومورفیک، سخت‌افزار هوشمند الهام گرفته از مغز، ارتباطات مایکروویو با فرکانس بالا و سیستم‌های حسگر اعمال شود.

ما معتقدیم که مشخصه‌سازی دقیق سنگ بنای پیشرفت علمی است. میکروسکوپ نیروی اتمی AtomEdge Pro متعهد به ارائه ابزارهای تجزیه و تحلیل در مقیاس خرد قدرتمند به محققان جهانی است و به شما کمک می‌کند در اکتشافات مرزی واضح‌تر ببینید و جلوتر بروید.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کاربردهای AtomEdge Pro در مواد مغناطیسی، اسپینترونیک و سایر زمینه‌های پیشرفته، لطفاً با ما تماس بگیرید تا تبادل فنی داشته باشید یا برای آزمایش نمونه درخواست دهید.