[กรณีการใช้งาน AtomEdge Pro] การสร้างภาพความแม่นยำระดับนาโนของ Skyrmions ที่อุณหภูมิห้องใน MTJs

ในสาขาสปินโทรนิกส์และหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแม่เหล็ก (MRAM) รุ่นต่อไป สกายร์มิออนแม่เหล็กได้รับการพิจารณาว่าเป็นผู้สมัครหลักในการสร้างอุปกรณ์ข้อมูลประสิทธิภาพสูงในอนาคต เนื่องจากความเสถียรทางทอพอโลยีที่ไม่เหมือนใครและความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าขับเคลื่อนต่ำ อย่างไรก็ตาม การสังเกตโดยตรงและการจำแนกโครงสร้างแม่เหล็กระดับนาโนสเกลเหล่านี้ในโครงสร้างรอยต่ออุโมงค์แม่เหล็ก (MTJ) ภายใต้สภาวะอุณหภูมิห้องและเข้ากันได้กับอุปกรณ์จริงยังคงเป็นความท้าทายสำคัญในสาขานี้

เมื่อเร็วๆ นี้ ด้วยการใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม AtomEdge Pro เราประสบความสำเร็จในการมองเห็นและจำแนกสถานะการมีอยู่ของสกายร์มิออนแม่เหล็กและโดเมนเขาวงกตภายใน SAF/MgO/[Ta/Co/Pt] ที่ซับซ้อน₉สแต็ก MTJ ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการประยุกต์ใช้โครงสร้างแม่เหล็กเชิงทอพอโลยีจากการวิจัยพื้นฐาน

ตัวอย่างทดสอบ:

SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]₉เป็นโครงสร้างฟิล์มบางหลายชั้นแม่เหล็กที่ซับซ้อน ซึ่งการออกแบบสแต็กที่แม่นยำมีวัตถุประสงค์เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการก่อตัวของสกายร์มิออน

ผลการวิจัยหลัก: การใช้โหมด Magnetic Force Microscopy (MFM) ของ AtomEdge Pro ภายในพื้นที่สแกน 10µm * 10µm เราเปิดเผยการมีอยู่ร่วมกันของทั้งโครงสร้างโดเมนแม่เหล็กสกายร์มิออนและโดเมนเขาวงกตบนพื้นผิวตัวอย่างอย่างชัดเจน

การวิเคราะห์เชิงปริมาณ: เพื่อจำแนกโครงสร้างอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น เราได้ทำการวิเคราะห์โปรไฟล์เส้นบนภาพ ข้อมูลแสดงให้เห็นว่า:

เส้นผ่านศูนย์กลางของสกายร์มิออนที่ทำเครื่องหมายด้วยเส้นสีแดงคือ 234 นาโนเมตร (ดังแสดงในรูป b)

ความกว้างของโดเมนของโดเมนเขาวงกตคือ 217 นาโนเมตร (ดังแสดงในรูป c)

ผลลัพธ์นี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงสัณฐานวิทยาของโดเมนแม่เหล็กทั้งสองเท่านั้น แต่ยังให้การวัดขนาดที่มีความแม่นยำระดับนาโนเมตรอีกด้วย ซึ่งเป็นหลักฐานในพื้นที่จริงที่มีคุณค่าสำหรับการทำความเข้าใจกลไกการก่อตัวและความเสถียร

เทคนิคการจำแนกแม่เหล็กแบบแมโครสโคปิกแบบดั้งเดิม (เช่น Vibrating Sample Magnetometry, Magneto-Optical Kerr Effect Microscopy) ถูกจำกัดด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ ทำให้ยากต่อการสร้างภาพพื้นผิวแม่เหล็กระดับนาโนสเกล เช่น สกายร์มิออน เหตุผลหลักที่ AtomEdge Pro มีบทบาทสำคัญในการศึกษานี้อยู่ที่ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลัก:

ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงพิเศษ: AtomEdge Pro ใช้โพรบแม่เหล็กที่ไวต่อการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของเกรเดียนต์แรงแม่เหล็กบนพื้นผิวตัวอย่างอย่างแม่นยำ ทำให้มีความละเอียดเชิงพื้นที่ในระดับนาโนสเกล

การจำแนกเชิงปริมาณที่แม่นยำ: ไม่เพียงแต่ "มองเห็น" เท่านั้น แต่ยัง "วัดได้อย่างแม่นยำ" อีกด้วย ผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลที่แม่นยำของภาพ MFM พารามิเตอร์ทางกายภาพที่สำคัญ เช่น ขนาดโดเมน การกระจาย และสัณฐานวิทยา สามารถดึงออกมาได้ ซึ่งให้ข้อมูลการทดลองที่เชื่อถือได้สำหรับการคำนวณทางทฤษฎีและการออกแบบอุปกรณ์

ความเข้ากันได้ของตัวอย่างที่มีประสิทธิภาพ: สแต็ก MTJ ที่ทดสอบที่นี่เป็นโครงสร้างฟิล์มหลายชั้นที่มุ่งเน้นไปที่การใช้งานจริง AtomEdge Pro ประสบความสำเร็จในการจำแนกแบบไม่ทำลายและมีความละเอียดสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้ที่แข็งแกร่งในการศึกษาตัวอย่างระดับอุปกรณ์ที่ซับซ้อน

การทดสอบที่ประสบความสำเร็จนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของ AtomEdge Pro อย่างแข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสาขาการวิจัยที่เกี่ยวข้อง:

การพัฒนาการวิจัย MRAM: การตระหนักและสังเกตสกายร์มิออนในรอยต่ออุโมงค์แม่เหล็กโดยตรงเป็นกุญแจสำคัญในการแปลศักยภาพของพวกมันไปสู่อุปกรณ์ข้อมูลรุ่นใหม่ AtomEdge Pro ให้หลักฐานในพื้นที่จริงที่เด็ดขาดสำหรับการตรวจสอบการมีอยู่ของพวกมัน ทำความเข้าใจพฤติกรรมของพวกมัน และในที่สุดก็เชื่อมโยงโครงสร้างแม่เหล็กขนาดเล็กเข้ากับคุณสมบัติทางไฟฟ้าแบบแมโครสโคปิก

การเสริมสร้างพลังอำนาจให้กับแม่เหล็กเชิงทอพอโลยี: ในฐานะเครื่องมือจำแนกหลักสำหรับการวิจัยโครงสร้างแม่เหล็กเชิงทอพอโลยี AFM สามารถให้การสนับสนุนข้อมูลที่เชื่อถือได้สำหรับการสำรวจกลไกการก่อตัว ความเสถียร และการรวมอุปกรณ์ของสกายร์มิออน ซึ่งช่วยเร่งการเปลี่ยนแปลงจากฟิสิกส์พื้นฐานไปสู่อุปกรณ์ประยุกต์

การขยายการใช้งานชายแดน: ความสามารถที่แสดงให้เห็นในการวิจัยนี้สามารถนำไปใช้อย่างกว้างขวางในสาขาเทคโนโลยีที่ทันสมัย เช่น การคำนวณแบบนิวโรมอร์ฟิก ฮาร์ดแวร์อัจฉริยะที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสมอง การสื่อสารไมโครเวฟความถี่สูง และระบบตรวจจับ

เราเชื่อว่าการจำแนกที่แม่นยำเป็นรากฐานของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม AtomEdge Pro มุ่งมั่นที่จะมอบเครื่องมือวิเคราะห์ขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพแก่นักวิจัยทั่วโลก ช่วยให้คุณมองเห็นได้ชัดเจนขึ้นและก้าวไปไกลกว่าในการสำรวจชายแดน

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ AtomEdge Pro ในวัสดุแม่เหล็ก สปินโทรนิกส์ และสาขาที่ทันสมัยอื่นๆ โปรดติดต่อเราเพื่อแลกเปลี่ยนทางเทคนิคหรือสมัครเพื่อทดสอบตัวอย่าง