[Przypadek zastosowania AtomEdge Pro] Osiąganie nanometrycznej precyzji obrazowania skyrmionów w temperaturze pokojowej w MTJ

W dziedzinie spintroniki i pamięci magnetycznej o dostępie swobodnym (MRAM) nowej generacji, skyrmiony magnetyczne są uważane za kluczowych kandydatów do budowy przyszłych, wysokowydajnych urządzeń informacyjnych ze względu na ich unikalną stabilność topologiczną i niską gęstość prądu napędowego. Jednak bezpośrednia obserwacja i precyzyjna charakterystyka tych nanoskala struktur magnetycznych w stosach z tunelami magnetycznymi (MTJ) w warunkach temperatury pokojowej i kompatybilnych z rzeczywistymi urządzeniami pozostaje kluczowym wyzwaniem w tej dziedzinie.

Niedawno, wykorzystując mikroskop sił atomowych AtomEdge Pro, z powodzeniem osiągnęliśmy bezpośrednią wizualizację i charakterystykę stanów istnienia skyrmionów magnetycznych i domen labiryntowych w złożonym stosie SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]₉ MTJ w temperaturze pokojowej, co stanowi krytyczny krok w kierunku zastosowania topologicznych struktur magnetycznych z badań podstawowych.

Próbka testowa:

SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]₉ to złożona heterostruktura cienkowarstwowa z magnetycznych warstw, której precyzyjne zaprojektowanie stosu ma na celu indukowanie tworzenia się skyrmionów.

Kluczowe ustalenia: Używając trybu Mikroskopii Sił Magnetycznych (MFM) mikroskopu AtomEdge Pro, w obszarze skanowania 10µm * 10µm, wyraźnie ujawniliśmy współistnienie zarówno skyrmionów, jak i struktur domen magnetycznych domen labiryntowych na powierzchni próbki.

Analiza ilościowa: Aby precyzyjniej scharakteryzować struktury, przeprowadziliśmy analizę profilu liniowego na obrazach. Dane pokazują:

Średnica skyrmionu zaznaczonego czerwoną linią wynosi 234 nm (jak pokazano na rysunku b).

Szerokość domeny labiryntowej wynosi 217 nm (jak pokazano na rysunku c).

Wynik ten nie tylko wizualnie demonstruje dwie morfologie domen magnetycznych, ale także zapewnia pomiary ich rozmiarów z precyzją sub-nanometrową, oferując cenne dowody w przestrzeni rzeczywistej dla zrozumienia mechanizmów ich powstawania i stabilności.

Tradycyjne makroskopowe techniki charakterystyki magnetycznej (takie jak wibracyjna magnetometria próbki, mikroskopia efektu magneto-optycznego Kerra) są ograniczone rozdzielczością przestrzenną, co utrudnia precyzyjne obrazowanie nanoskala tekstur magnetycznych, takich jak skyrmiony. Kluczowe powody, dla których AtomEdge Pro odegrał kluczową rolę w tym badaniu, tkwią w jego podstawowych zaletach technicznych:

Ultra-wysoka rozdzielczość przestrzenna: AtomEdge Pro wykorzystuje wysoce czułe sondy magnetyczne do precyzyjnego wykrywania zmian gradientu siły magnetycznej na powierzchni próbki, umożliwiając rozdzielczość przestrzenną w skali nanometrycznej.

Dokładna charakterystyka ilościowa: Nie tylko „widzi”, ale także „mierzy dokładnie”. Poprzez precyzyjną analizę danych z obrazów MFM można wyodrębnić kluczowe parametry fizyczne, takie jak rozmiar domeny, rozkład i morfologia, dostarczając wiarygodnych danych eksperymentalnych do obliczeń teoretycznych i projektowania urządzeń.

Potężna kompatybilność próbek: Stos MTJ testowany tutaj jest strukturą wielowarstwową, ukierunkowaną na praktyczne zastosowania. AtomEdge Pro z powodzeniem przeprowadził nieniszczącą, wysokorozdzielczą charakterystykę na nim, demonstrując jego silne zastosowanie w badaniu złożonych próbek na poziomie urządzeń.

Ten udany test nie tylko silnie demonstruje wydajność AtomEdge Pro, ale także ma istotne znaczenie dla pokrewnych dziedzin badawczych:

Rozwój badań nad MRAM: Realizacja i bezpośrednia obserwacja skyrmionów w złączach tunelowych magnetycznych jest kluczem do przekształcenia ich potencjału w urządzenia informacyjne nowej generacji. AtomEdge Pro dostarcza decydujących dowodów w przestrzeni rzeczywistej na weryfikację ich istnienia, zrozumienie ich zachowania i ostateczne połączenie mikroskopowych struktur magnetycznych z makroskopowymi właściwościami elektrycznymi.

Wzmacnianie magnetyzmu topologicznego: Jako kluczowe narzędzie charakterystyki dla badań nad topologiczną strukturą magnetyczną, AFM może zapewnić wiarygodne wsparcie danych dla badania mechanizmów powstawania, stabilności i integracji urządzeń skyrmionów, przyspieszając przejście od fizyki fundamentalnej do urządzeń użytkowych.

Rozszerzanie zastosowań granicznych: Zdolność zademonstrowana w tych badaniach może być szeroko stosowana w najnowocześniejszych dziedzinach technologicznych, takich jak obliczenia neuromorficzne, inteligentny sprzęt inspirowany mózgiem, komunikacja mikrofalowa o wysokiej częstotliwości i systemy sensoryczne.

Wierzymy, że precyzyjna charakterystyka jest kamieniem węgielnym postępu naukowego. Mikroskop sił atomowych AtomEdge Pro ma na celu zapewnienie globalnym naukowcom potężnych narzędzi do analizy w skali mikro, pomagając widzieć wyraźniej i iść dalej w eksploracji granic.

Aby dowiedzieć się więcej o zastosowaniach AtomEdge Pro w materiałach magnetycznych, spintronice i innych najnowocześniejszych dziedzinach, skontaktuj się z nami w celu wymiany technicznej lub złożenia wniosku o testowanie próbek.