El sistema de imágenes de microscopía Kerr facilita nuevos avances científicos en espintrónica en la Universidad Xi'an Jiaotong

Recientemente, el equipo de investigación del Centro de Espintrónica y Sistemas Cuánticos de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Xi'an Jiaotong, publicó un artículo de investigación de gran valor en la reconocida revista de nanociencia, Nanoscale (una revista de la Royal Society of Chemistry), titulado "Inversión de la señal dependiente de la temperatura de la magnetorresistencia túnel en heterouniones ferromagnéticas de van der Waals". Esta revista se centra en áreas de investigación de vanguardia como nanomateriales, espintrónica y dispositivos de baja dimensionalidad, y tiene una influencia significativa en la industria. La reciente publicación de estos hallazgos por el equipo de la Universidad Xi'an Jiaotong inyecta nueva vitalidad en la aplicación de heterouniones magnéticas de van der Waals en dispositivos espintrónicos. Detrás de este avance, el sistema de imágenes de microscopía Kerr láser de microárea de campo fuerte y baja temperatura KMP-L, desarrollado independientemente por Truth Instruments, jugó un papel fundamental. Proporcionó evidencia experimental directa y confiable para analizar el mecanismo de acoplamiento magnético entre capas y las características de magnetorresistencia túnel (TMR) de las heterouniones ferromagnéticas de van der Waals, sirviendo como una técnica de caracterización esencial para avanzar en el diseño de dispositivos espintrónicos.

La señal Kerr se caracterizó utilizando un sistema de medición MOKE (KMP-L, Truth Instruments). Las mediciones MOKE se realizaron utilizando un haz láser HeNe de incidencia normal (λ = 633 nm) con polarización lineal y un diámetro de punto focalizado de aproximadamente 5 µm. Durante las mediciones, el campo magnético se aplicó constantemente perpendicular a la dirección en el plano del dispositivo.

Las uniones túnel magnéticas (MTJ) son los componentes centrales de los dispositivos espintrónicos, y el control sobre el signo de su magnetorresistencia túnel (TMR) es crucial para expandir la funcionalidad del dispositivo. En las heterouniones ferromagnéticas de van der Waals (vdW), el acoplamiento entre capas entre las capas magnéticas y la influencia de la temperatura en el mecanismo TMR son áreas clave de investigación actual. La caracterización precisa de las estructuras de dominio magnético de microárea y las propiedades de histéresis es un elemento central para resolver estos mecanismos.

La técnica de medición del Efecto Kerr Magneto-Óptico (MOKE), especialmente un sistema que combina un escaneo de bucle de histéresis de alta precisión con capacidades de imagen de microárea de alta resolución, puede observar directamente la evolución del dominio magnético y diferenciar las propiedades magnéticas de diferentes regiones, proporcionando evidencia experimental indispensable para comprender el acoplamiento magnético entre capas y los principios de control de TMR.

En este artículo, el sistema de imágenes de microscopía Kerr láser de microárea de campo fuerte y baja temperatura KMP-L de Truth Instruments jugó un papel fundamental. A través de su función de imagen de dominio magnético de alta resolución, capturó claramente los dominios magnéticos contrastantes entre la región cubierta por CVI y la región FGT en la heterounión CVI/FGT a 50K, confirmando directamente su acoplamiento antiferromagnético a campo magnético cero. Al utilizar su capacidad de detección puntual de microárea, se midieron bucles de histéresis en diferentes regiones de la heterounión (como el área de contacto CVI y FGT, y el área FGT expuesta), distinguiendo claramente las diferencias de campo coercitivo entre CVI y FGT y descartando mecanismos de interferencia como el anclaje de espín y la transferencia de carga. Combinado con su capacidad de prueba de amplio rango de temperatura, el sistema apoyó el estudio de la inversión de la señal TMR y el control dependiente de la temperatura de la fuerza de acoplamiento magnético al observar los sutiles cambios en los bucles de histéresis en la región crítica cercana a la temperatura de Curie de CVI (60K). El KMP-L proporcionó evidencia experimental directa y confiable para analizar los efectos magnéticos entre capas y las características TMR de la heterounión ferromagnética de van der Waals, lo que lo convierte en una técnica de caracterización clave para avanzar en el diseño de dispositivos espintrónicos.

Las características del KMP-L de Truth Instruments coinciden perfectamente con las demandas de la investigación de materiales ferromagnéticos 2D: "magnetismo débil, tamaño de muestra pequeño y la necesidad de pruebas de amplio rango de temperatura". Proporciona evidencia experimental precisa y confiable para resolver el mecanismo de acoplamiento antiferromagnético y el principio de inversión de la señal TMR, sirviendo como un enlace crítico entre la estructura magnética microscópica del material y el rendimiento macroscópico del dispositivo.

Esta colaboración valida una vez más el valor de la instrumentación de alta gama producida a nivel nacional: no solo proporciona un soporte de caracterización confiable para la investigación científica de vanguardia, sino que también se convierte en un "puente" que conecta la estructura microscópica de los materiales con el rendimiento macroscópico de los dispositivos. Truth Instruments continuará cultivando profundamente las necesidades de caracterización en campos como materiales de baja dimensionalidad y espintrónica, proporcionando a los investigadores soluciones técnicas más precisas y eficientes para ayudar a fomentar más logros innovadores.