Bu araştırma mali Grant Ajansı (Proje No 15-34632 L) Çek Cumhuriyeti ve CEITEC Nano + proje, kimliği CZ.02.1.01/0.0/0.0/16 013/0001728 tarafından desteklenmiştir. Örnek imalat ve madde ölçüm CEITEC Nano araştırma altyapısı (kimliği LM2015041, yapsa CR 2016-2019) gerçekleştirilmiştir. Meena Dhankhar Brno doktora yetenek burs tarafından desteklenmiştir.

Biz örnekleri fabrikasyon TEM ve MTXM için bir yöntemi göstermektedir. Permalloy nanodiscs 250-4000 nm ve kalınlıkları 20-100 nm arasında değişen fan çapı 30 nm kalın günah membranlar üzerinde TEM ve 200 nm kalın günah membran için MTXM için fabrikasyon. Günah membranlar fotoğraflarını Şekil 1' de gösterilmiştir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig1.jpg"> Resim 1 : MTXM (solda) ve TEM (sağda) örnekleri için bir substrat kullanılan günah membranlar fotoğrafı. Görüntü boyutu karşılaştırma için bir cetvel gösterir. 5 x 5 mm dikdörtgen pencere kalınlığında 200 MTXM çerçevedir nm TEM çerçeve uyar ve çaplari 3 mm daire ile bir pencere kalınlık-in 30 nm. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
1. TEM için örnekleri imalatı
Not: Bu bölümde biz örnekleri imalatı için manyetik girdaplar17çekirdekleşme sürecinin gözlem için kullanılan TEM tanımlamak. Çünkü manyetik yapıları lithographical imalatı için sağlam bir destek sundukları membranlar yüzeyler seçilir. Membran pencere kalınlığı önemli bir parametredir. Daha yüksek bir hızlanan gerilim delici daha kalın örnekleri sağlar, ancak herhangi bir gereksiz kalınlıkta sinyal19kaybına neden olur. Bu nedenle, biz bizim tedarikçiden en ince membranlar kullanılabilir kullanın (30 nm).
<ol><li>
Yüzey hazırlama ve spin kaplama Not: Bir istediğiniz almak için yaygın olarak kullanılan bir işlem karşı koymak belgili tanımlık substrate filmde Spin kaplama var. Resist küçük bir miktar sonra istenilen kaplama kalınlığı almak için çok yüksek bir hızda döndürülür substrat üzerine bırakılır. TEM membranlar spin kaplama aşağıdaki nedenlerden dolayı oldukça mahsustur: (i) Eğer membran spin coater'ın ekseninde döndü, resist nedeniyle membran'ın küçük çapı eşit olmaz ve (ii) vakum sahipleri kullanılamaz çünkü onlar zarar verebilir membran. Bu amaçla, biz membran eksen dışı tutun ve örnek tutmak için bir vakum gerek yoktur (bkz. Şekil 2) 3D yazdırılan bağdaştırıcıları tasarlanmıştır.<ol>
<li>Herhangi bir nem kaldırmak 15 dakika 180 ° c sıcak tabakta günah membranlar ppost.</li>
		<li>Adaptör spin coater üzerine ekler ve membranlar bağdaştırıcısı yerleştirir.</li>
		<li>Spin kat 950 K PMMA (poli-Metil-metakrilat) direnmek için yaklaşık 200 film kalınlığı üretmek 1 dk 3000 rpm'de nm.</li>
		<li>PMMA katman sertleşmesine 3 min için 180 ° c sıcak tabakta örnekleri sonrası pişirin.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig2.jpg"> Resim 2 : 3D fotoğraf baskılı TEM membran eksen dışı spin kaplama sırasında tutmak için kullanılan bağdaştırıcı,. Aynı anda birden fazla membran kaplı olması. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol start="2"><li>
Elektron ışını litografi (EBL)
	<ol>
<li>Grafik veritabanı sistemi (GDS) biçiminde disk istenen desen çizmek ve elektron ışını (e-beam) litografi sistem için adatum.com'un.</li>
		<li>Örnekleri e-beam yazar sisteme yük, sahne ve ışınla.</li>
		<li>Disk alanının bir elektron doza 260 µC/cm2 20 ışın enerji açığa keV. Not: Fuar süreci uygun parametreler şunlardır 250 pA ışın mevcut ve bir adım boyu 10 nm. Bu doz gelmekte ve membranlar üzerinde son derece azalır gibi yüzeylerde toplu olarak karşılaştırıldığında yaklaşık % 30 daha yüksek olduğunu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Kimyasal geliştirme
	<ol>
<li>Maruz kaldıktan sonra bir metil izobütil keton (MIBK) örneklerinde geliştirmek-tabanlı geliştirici 2 dakika süreyle durdurmak geliştirme için 30 izopropil alkol (IPA) kullanarak s.</li>
		<li>Her örnek için 30 deiyonize su yıkama s ve azot bir cımbız ile tutarak kullanarak kuruttun.</li>
		<li>Bir optik mikroskobu düşük bir büyütme oranında ilk kullanarak örnekleri gelişimi kontrol (5 X objektif kullanarak) ve daha sonra yüksek büyütmede (100 X objektif kullanarak); Gelişmiş bir örnek optik mikroskobu görüntüsü Şekil 3' te gösterilmiştir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Elektron ışını buharlaşma Not: Elektron ışını buharlaşma20 içinde bir hedef anot yüksek enerjili elektron-ışını yüksek vakum altında bir ücret tungsten filament tarafından üretilen ile alı fiziksel buhar biriktirme biçimidir. Elektron ışını atomları bir gaz halinde olan yakıtlar aşamasında içine dönüştürmek için hedef neden olur. Bu atomlar katı forma çökelti ve hedef malzemenin ince bir tabaka ile vakum odasında her şeyi ceket. Disk sınırında herhangi bir ekstra malzeme yatırma olmadan diske güzel bir kenar verir gibi bir kalkış amaç için bir e-beam buharlaşma sistemi kullanmak daha iyidir.<ol>
<li>Dikkatle poli-oxydiphenylene-pyromellitimide (Örneğin, Kapton) kullanarak membran tutucu bant ve yük kilit yolu ile e-beam evaporatör ifade odasına aktar.</li>
		<li>20'den 100'e kadar kalınlıkları ile ince bir tabaka halinde permalloy (Ni80Fe20) yatırmak için elektron ışını buharlaşma sistemini kullanan nm yaklaşık 1 Aͦ/s. ifade hızda kullanmak 8 ivme gerilim kV ve mevcut ışınla yaklaşık 120 mA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Kalkış
	<ol>
<li>1 h için membranlar aseton ile bir ölçek içine koymak (en az % 99.5 ile saflık).</li>
		<li>Şimdi zarları fazla metal kaldırılana kadar her bir cımbız ile tutarak aseton ile sprey.</li>
		<li>Fazla metal örnek üzerinde kalırsa, membranlar geri kabı yerleştirin ve yordamı yineleyin. Not: İsteğe bağlı olarak, megasonic banyo kalkış prosedür yardımcı olmak için kullanılabilir. Membranlar tatili gibi klasik ultrasonik banyo kullanmak mümkün olmadığını unutmayın.</li>
		<li>Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile manyetik disklerin son dizi 5 hızlanan gerilim görüntü kV ve son kontrol için 100 pA ışın mevcut. 100.000 X büyütme bir görüntü Şekil 3b' gösterilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Madde görüntüleme
	<ol>
<li>Örnek TEM örnek yuvasına bağlayın ve sokmak o mikroskop.</li>
		<li>Örnek yükseklik düzeltin ve istenen hızlanan gerilim Lorentz modunda mikroskop hizalamak (bizim durumumuzda 300 kV) mikroskop standart prosedürler kullanarak.</li>
		<li>Manyetik sinyali Lorentz objektif defocusing tarafından tanıtmak.</li>
		<li>Deney ile devam edin. Uçak-alanı bileşeni tanıtmak için örnek eğimli (Örneğin, uygun açı 30 °, tutucu belirtimi için en fazla tilt açı kontrol).</li>
		<li>Manyetik alan (normalde Lorentz modunda devre dışı) objektif lens heyecan verici tarafından uygulanır. Not: Alan kalibrasyon eğrisi TEM üreticisi tarafından sağlanmalıdır.</li>
		<li>Örnek emdirmek, yavaş yavaş objektif lens deexciting tarafından manyetik alanı azaltmak ve esir alma imge fotoğraf makinesinde. Örnek sonuçları Şekil 3 cile gösterilir.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig3.jpg"> Şekil 3 : Son örnek tarafından optik görüntüsü ve elektron microscopies. (bir) Bu panel silikon nitrür membran pencere disk dizileri ile resist sonra elektron ışını pozlama ve resist geliştirme gösterir. (b) Bu panel Bu panel manyetik nanodiscs bir dizide manyetik girdaplar çekirdekleşme Birleşik madde görüntüsünü gösterir SEM (c) tarafından görüntülü manyetik diskler son dizisi gösterir. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
2. MTXM için örnekleri imalatı
Not: MTXM ölçümlerde Biz teknik 's zaman çözünürlüğü yararlanabilirsiniz. Manyetik girdaplar, yüksek frekanslı uyarma tanıtmak için ilk adım altın bir dalga kılavuzu imal ve manyetik diskler üzerine dalga kılavuzu ikinci litografi adımda yerleştirin. Bütünü yumuşak x-ışınları21için şeffaf bir 200 nm kalın günah membran üzerinde fabrikasyon. Ayrıntılı adımlar aşağıdaki metinde açıklanan ve süreç şeması Şekil 4' te gösterilen. TEM örnekleri imalat için yukarıda açıklanan tüm adımları MTXM örnek imalat süreci geçer ama bir ek litografi adım dalga kılavuzu imal etmek gereklidir.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig4.jpg"> Şekil 4 : Silikon nitrür membran MTXM deneyler zaman karar vermek için bir örnek diskler ve bir dalga kılavuzu ile hazırlık merdivenlerinde şemaları. Son yapı elde etmek için bir iki adım litografi içerir. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol><li>Numune hazırlama ve spin kaplama Not: Bir 3 x 3 mm2 geniş 5 x 5 mm2 çerçeve ve 200 nm kalın orta pencere membran MTXM için değil. Bu membran kırar gibi membran spin coater vakum chuck üzerinde koyamazsınız. Bu durumda, membran ile çalışma kolaylaştırmak için 10 x 10 mm2 silikon gofret için yapıştırılmış.<ol>
<li>Günah örnekleri örnekleri herhangi bir nem kaldırmak 15 dakika 180 ° c sıcak tabakta ppost.</li>
		<li>Kat 1 dk 3000 rpm'de olumlu resist CSAR spin; elde edilen film kalınlığı yaklaşık 500 olduğunu nm. Not: Bu tür resist daha hızlı kez yazılı olarak sonuçlanan onun daha yüksek hassasiyet için seçildi. Kalınlığı-spin hızı bağımlılığı resist veri sayfasında bulunabilir.</li>
		<li>Resist katman sertleşmesine 1 dk. için 150 ° C'de sıcak tabakta örnekleri sonrası pişirin.</li>
	</ol></li>
	<li>Elektron ışını litografi dalga kılavuzu
	<ol>
<li>Dalga kılavuzu ve hizalama işaretlerini (ikinci litografi adımlar için) gerekli kalıbı GDS biçiminde oluşturup e-beam litografi sistem için adatum.com'un.</li>
		<li>Örnekleri e-beam yazar sisteme yük, sahne ve ışınla.</li>
		<li>Bir elektron ışını enerji 20 65 µC/cm2 doz disk alanına maruz keV, 10 nA ışın mevcut ve bir adım boyu 200 nm. Not: Biz CSAR olumlu resist dalga kılavuzu ve hizalama işaretlerini teşhir için kullanılır. Bu resist PMMA 65 μC/cm2 elektron doz ile daha yüksek bir duyarlılık 20 ışını enerjisini vardır keV ve bu nedenle, Fuar hızlandırmak için olumlu.</li>
	</ol></li>
	<li>Kimyasal geliştirme
	<ol>
<li>Maruz kaldıktan sonra Geliştirici 1 dk. için örneklerinde geliştirmek ve 30 için bir stoper (IPA) ile takip s.</li>
		<li>30 deiyonize su örneklerinde yıkama s ve onları azot ile cımbız ile tutarak kuruttun.</li>
	</ol></li>
	<li>Elektron ışını buharlaşma
	<ol>
<li>E-beam evaporatör dalga kılavuzu ve hizalama işaretlerini Ti(3nm)/Au(100nm) bilayer yatırmak için kullanabilir.</li>
		<li>Örnekleri katman homojenliği artırmak için 10 rpm hızında sürekli olarak döndürün. Not: 3-5 nm titanyum tabakası günah örnek ve Au katman arasındaki yapışkan bir teması da kuruyor. Au katman kalınlığı genellikle 80-120 nm arasında olduğunu. Kalınlığı aralığı geçerli bakliyat dalga kılavuzu enjekte için kullanılan özel baskılı devre kartları için örnek tel bağ için uygundur.</li>
		<li>Bir ifade hızını 0.5 - Ti için kullanın, 0.7 Aͦ/s ve ~2.5 Au için Aͦ/s. korumak temel baskı e-beam sisteminin yaklaşık 10-7 mbar, veya daha iyi.</li>
		<li>Alternatif olarak, Cu Au yerine daha iyi bir şeffaflık için dalga kılavuzu fabrikasyon yumuşak x-ışınları için kullanın.</li>
	</ol></li>
	<li>Kalkış
	<ol>
<li>Ti/Au ince film biriktirme sonra 1 h için aseton örnekleri koymak.</li>
		<li>Şimdi, membranlar fazla metal kaldırılana kadar onları cımbız ile tutarak aseton ile sprey.</li>
		<li>Fazla metal örnekleri üzerinde kalırsa, onları kabı aseton ile yer ve yordamı yineleyin. Not: İsteğe bağlı olarak, megasonic banyo kalkış prosedür desteklemek için kullanılabilir. Örnekleri ile hizalama işaretlerini Ti/Au dalga yapısı ile dalga kılavuzu üzerinde manyetik diskler imalatı için tekrar aynı litografi adımları izlemesi.</li>
	</ol></li>
	<li>TiO2 ifade
	<ol>
<li>Dalga kılavuzu ve hizalama işaretlerini örnekleriyle atom katman biriktirme sistemi yerleştirin ve 20 mevduat nm dalga kılavuzu ve diskler arasında yalıtım katmanı yapmak için TiO2 katman.</li>
		<li>Ti habercisi Tetrakis (dimethylamido) titanyum (TDMAT) ve H2O TiO2 ifade için oksijen plazma tarafından kullanın ve 0,51 Aͦ/döngüsü oranında büyüyor.</li>
	</ol></li>
	<li>Kaplama örnekleri spin Not: Biz resist bir çift katmanlı diskler kenar kalitesini artırmak için kullanılır. E-beam pozlama sırasında alt resist aşırı doz ve geliştirme sonra rafine bir hızar sağlar.<ol>
<li>180 ° c nem kaldırmak 15 dakika sıcak tabakta örnekleri ppost.</li>
		<li>Spin kat 1 dk 4000 devirde kopolimer resist. Not: Elde edilen film kalınlığı yaklaşık 30'dur nm.</li>
		<li>Resist sertleşmesine 3 min için 180 ° c sıcak tabakta örnekleri sonrası pişirin.</li>
		<li>PMMA 950 K karşı koymak için 1 dk 4000 devirde kat spin. Elde edilen film kalınlığı yaklaşık 270 olduğunu nm.</li>
		<li>Sonrası örnekleri için resist sertleşmesine 3 dak 180 ° C'de pişirin.</li>
	</ol></li>
	<li>Elektron ışını litografi disklerin
	<ol>
<li>İkinci lithographical desen disklerin GDS biçiminde oluşturup e-beam litografi sistem için adatum.com'un.</li>
		<li>Küresel almak UV koordinasyon sistemi örnek hizalamak için kullanılır.</li>
		<li>Yazma alanın boyutu, döndürme ve dalga kılavuzu disklerde doğru konumunu sağlamak için shift kalibre için yazma alanını hizalamak için yerel işaretleri kullanın.</li>
		<li>Disk alanının bir elektron doza 220 µC/cm2 20 ışın enerji açığa keV. Işın akım 200-300 PA ve 10 adım boyutunu kullanmak için desen açığa nm.</li>
	</ol></li>
	<li>Kimyasal geliştirme
	<ol>
<li>1 dk. için bir MIBK tabanlı geliştirici örneklerinde geliştirmek ve 30 için bir stoper (IPA) ile takip s.</li>
		<li>30 deiyonize su örneklerinde durulama s ve onları azot ile cımbız ile tutarak kuruttun.</li>
	</ol></li>
	<li>İyon-ışın şaplatın ifade
	<ol>
<li>Örnekleri iyon-ışın sputtering sistemi yerleştirin.</li>
		<li>Belgili tanımlık yuvarlak yüzey gölgeleme etkisiyle konik için sputter malzeme yönüne göre 30 ° tarafından örnek sahibi eğ. Not: Sivrilen girdap dolaşım11geçiş kontrol etmek için kullanılır.</li>
		<li>Yeminli bir ifade kullanarak 20-50 nm kalın permalloy (Ni80Fe20) tabaka mevduat oranı 0.5 - 0.7 Aͦ/s yaklaşık 10-5 mbar çalışma baskısı. Not: Temel baskı 10-7 mbar olmak ya da daha iyi.</li>
	</ol></li>
	<li>Kalkış
	<ol>
<li>1s için aseton örnekleri koymak.</li>
		<li>Şimdi, membranlar fazla metal kaldırılana kadar onları bir cımbız tutarken aseton ile sprey.</li>
		<li>Fazla metal örnek üzerinde kalırsa, örnek kabı aseton ile başa yerleştirin ve yordamı yineleyin. Not: İsteğe bağlı olarak, megasonic banyo kalkış prosedür desteklemek için kullanılabilir. Permalloy diskler son yapısını Şekil 5' te gösterildiği gibi bir günah membran üzerinde bir Ti/Au dalga kılavuzu üzerinde bulduk.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig5.jpg"> Şekil 5 : SEM görüntü 30 nm kalın ve 2 µm geniş permalloy disk üzerinde altın bir dalga kılavuzu hizalama işareti son yapısının. Örnekleri kullanılır MTXM deneyler zaman karar vermek için daha fazla. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<ol>
	<li>Hubert, A., Sch&#228;fer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. , (1998).</li><li>Cowburn, R. P., Koltsov, D. K., Adeyeye, A., O, M. E., Welland, M. E., Tricker, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-domain+circular+nanomagnets.">Single-domain circular nanomagnets.</a> Physical Review Letters. 83 (5), 1042-1045 (1999).</li><li>Shinjo, T., Okuno, T., Hassdorf, R., Shigeto, K., Ono, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+vortex+core+observation+in+circular+dots+of+Permalloy.">Magnetic vortex core observation in circular dots of Permalloy.</a> Science. 289 (5481), 930-932 (2000).</li><li>Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetization+reversal+due+to+vortex+nucleation,+displacement,+and+annihilation+in+submicron+ferromagnetic+dot+arrays.">Magnetization reversal due to vortex nucleation, displacement, and annihilation in submicron ferromagnetic dot arrays.</a> Physical Review B. 65, 024414 (2001).</li><li>Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+evolution+of+magnetic+vortex+state+in+ferromagnetic+disks.">Field evolution of magnetic vortex state in ferromagnetic disks.</a> Applied Physics Letters. 78 (24), 3848 (2001).</li><li>Schneider, M., Hoffmann, H., Otto, S., Haug, T., Zweck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+magnetic+vortices+in+flat+submicron+Permalloy+cylinders.">Stability of magnetic vortices in flat submicron Permalloy cylinders.</a> Journal of Applied Physics. 92 (3), 1466-1472 (2002).</li><li>Van Waeyenberge, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+vortex+core+reversal+by+excitation+with+short+bursts+of+an+alternating+field.">Magnetic vortex core reversal by excitation with short bursts of an alternating field.</a> Nature. 444, 461-464 (2006).</li><li>Kammerer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+vortex+core+reversal+by+excitation+of+spin+waves.">Magnetic vortex core reversal by excitation of spin waves.</a> Nature Communications. 2, 279 (2011).</li><li>Guslienko, K. Y., Ivanov, B. A., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eigenfrequencies+of+vortex+state+excitations+in+magnetic+submicron-size+disks.">Eigenfrequencies of vortex state excitations in magnetic submicron-size disks.</a> Journal of Applied Physics. 91 (10), 813-823 (2002).</li><li>Urb&#225;nek, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+and+efficiency+of+magnetic+vortex+circulation+reversal.">Dynamics and efficiency of magnetic vortex circulation reversal.</a> Physical Review B. 91, 094415 (2015).</li><li>Uhl&#237;&#345;, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+switching+of+the+spin+circulation+in+tapered+magnetic+nanodisks.">Dynamics switching of the spin circulation in tapered magnetic nanodisks.</a> Nature Nanotechnology. 8 (5), 341-346 (2013).</li><li>Jung, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Logic+operations+based+on+magnetic-vortex-state+networks.">Logic operations based on magnetic-vortex-state networks.</a> ACS Nano. 6 (5), 3712-3717 (2012).</li><li>Hasegawa, N., Sugimoto, S., Fujimori, H., Kondou, K., Niimi, Y., Otani, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+mode+excitation+in+three-chained+magnetic+vortices.">Selective mode excitation in three-chained magnetic vortices.</a> Applied Physics Express. 8 (6), 063005 (2015).</li><li>Wintz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+vortex+cores+as+tunable+spin-wave+emitters.">Magnetic vortex cores as tunable spin-wave emitters.</a> Nature Nanotechnology. 11, 948-953 (2016).</li><li>Hopster, H., Oepen, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Magnetic Microscopy of Nanostructures. , (2005).</li><li>Fischer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+imaging+with+polarized+soft+x-rays.">Magnetic imaging with polarized soft x-rays.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 50 (31), 313002 (2017).</li><li>Vanatka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+vortex+nucleation+modes+in+static+magnetic+fields.">Magnetic vortex nucleation modes in static magnetic fields.</a> AIP Advances. 7 (10), 105103 (2017).</li><li>Constancias, C., Landis, S., Manakli, S., Martin, L., Pain, L., Rio, D., Landis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+beam+lithography.">Electron beam lithography.</a> Lithography. , (2013).</li><li>Williams, D. B., Carter, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science. , (2009).</li><li>Seshan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Thin-film Deposition Processes and Techniques. , (2002).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Madde ve MTXM manyetik microscopies için örnekleri imalatı göstermiştir. Bu örnekler elektron durumunda madde ve yumuşak x-ışınları, MTXM, söz konusu olduğunda örnekleri nüfuz edebilir böylece ince Günah membranlar sahte olduğu gerek. Bu örnekler 1) bir pozitif resist litografi veya 2) bir negatif resist litografi sahte olduğu.
Bu daha az numune hazırlama ve daha az üretim adımları gerektirir ve daha kolay işleme sağlar çünkü biz olumlu resist litografi tekniği kullanılır. Ayrıca biz (bir disk bir tarafında sivrilen) kesin disk şekli kontrolü için kullanılan gölgeleme efekti kullanmak araştırmacı sağlar. Bu şekil manyetik girdaplar dolaşım sırasında çekirdekleşme10,11denetlemek için kullanılır.
İnce film malzeme resist kenarında bazen yatırılır ve sonra bir kalkış tarafından kaldırılamaz çünkü bu tekniğin karmaşık kalkış prosedür dezavantajdır. Bir çift resist katmanı kullanarak bu sorunu çözdük. Bu biraz çözünürlüğü sınırlar (yaklaşık 20 nm) kalıntıları manyetik görüntüleme amaçları için yeterli ama lithographical işleminin.
Negatif resist litografi tekniği yapıları ile 7 aşağı bir kararlılık olarak daha yüksek bir çözünürlük sunuyor nm resist yazılı olabilir. Malzeme sonra uzağa kazınmış yaparak iyon veya ıslak gravür oyma ışınlayın. Bu yaklaşım ile sorun resist gravür sonra kaldırmak zor olmasıdır. Onlar çok kolay okside sık kullanılan oksijen plazma resist sıyırma ince permalloy yapıları söz konusu olduğunda, mümkün değildir. Bu gerçeği, gölgeleme tekniği kullanmaya gerek birlikte bu eser kullanılan olumlu litografi sürecin yanadır.
Biz bu gazetede bir sirkülasyon bir MTXM10,11 tarafından geçiş sırasında manyetik girdaplar dinamikleri gözlem ve çeşitli çekirdekleşme Birleşik17 gözlenmesi için açıklanan yöntemleri tarafından hazırlanan örnekleri kullanılır . Bu deneyler membranlar üzerinde lithographically hazır yapıları gerektiren daha fazla türleri için genişletilebilir.

Nanoyapıların manyetizma yoğun son yirmi yılda minyatür doğru teknolojik eğilimler takip incelenmiştir. Yapıların yanal boyutları daha küçük olmak ve daha küçük, manyetik malzeme özelliklerinin yanı sıra yapısı geometri tarafından yönetilmeye ferromanyetik yapıların manyetik özellikleri başlamak gibi. Microstructures hacim materyalleri farklı manyetik öğeleri davranışını ayrıntı (Örneğin, Hubert ve Schäfer tarafından)1' değerlendirme yapılmış. Olmayan önemsiz mıknatıslanma zemin devletin en bilinen örneklerinden biridir mikron ve Mikronaltı ölçekli ince manyetik diskler ve çokgenler meydana gelen manyetik girdaplar kıvırma mıknatıslanma yapıları. Burada mıknatıslanma uçak-uçak girdap core2,3etrafında kıvrık. Manyetik girdaplar mıknatıslanma iptali kapsamlı statik4,5,6 ve dinamik7,8,9,10 çalışılmıştır rejimler. Manyetik girdaplar olası uygulamaları vardır, Örneğin, birden çok bit bellek hücreleri11, mantık devreleri12, radyo frekans aygıtları13ya da spin-Dalga Yayıcılar14.
Manyetik bir girdap ve özellikle girdap çekirdek görüntü, mikroskobu tekniği uzaysal çözünürlük gibi mümkün olduğunca temel için manyetik uzunluğu ölçekler yakın olmalıdır (altında 10 nm). Lorentz transmisyon elektron mikroskobu15 (madde) ve manyetik iletim x-ray mikroskobu16 (MTXM) olan manyetik girdaplar görüntüleme için ideal aday olarak yüksek uzaysal çözünürlük sundukları ve MTXM sunduğu diğer bir yüksek zamansal Çözünürlük mıknatıslanma dynamics çalışmalar için. Bu teknikler sunulan kağıt konusu karmaşık numune hazırlama dezavantajdır.
Burada sunulan işlemleri manyetik girdaplar görüntüleme için TEM17 ve MTXM10,11tarafından kullanılan örnekleri imalatı açıklar. Her iki teknik iletim karakter ve nedeniyle, ince membranlar üzerinde yapıları imal etmek gereklidir vardır. Membranlar genellikle silikon nitrür ve onların kalınlığı aralığındadır nanometre onlarca birkaç nanometre yüzlerce yapılır. Her biri bu iki yöntem farklı destek çerçeve geometrisi gerektirir. MTXM söz konusu olduğunda, 5 x 5 mm2 karedir ve penceresi büyük, 2 x 2 mm2. TEM söz konusu olduğunda, çerçeve geometrisi 3 mm çapında deneme, genellikle 250 x 250 µm2bağımlı pencere boyutu ile bir halkadır. Membranlar daha zor örnek işleme ek sorunları windows litografi işlemleri sırasında kırılma riski ile getir.
Örnekleri imalatı pozitif ve negatif litografi teknikleri18karşı yapılabilir. Pozitif resist litografi süreci olumlu resist kullanır; resist değişiklikleri ışınlama ve maruz kalan bölümü üzerine kimyasal yapısı kimyasal geliştirici çözünür hale gelir. Yıkamaya alan belgili tanımlık substrate kalırken açık alan silsin. Bir negatif resist litografi işlem söz konusu olduğunda ışınlama resist sertleşir ve yıkamaya alan uzak kimyasal geliştirici yıkama olacak açık alan üzerinde substrat kütüphanemizin olacak. Her iki teknikleri örnekleri imalatı için kullanılabilir ancak litografi tekniği için negatif karşılaştırıldığında daha az üretim adımları direnmek gerektirdiğinden olumlu resist litografi tercih ederim. Ayrıca işlemek daha kolay, daha hızlı ve genellikle daha iyi sonuçlar sağlar.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>SiN Membrane - TEM</td>
			<td>Silson</td>
			<td>SiRN-TEM-200-0.25-500</td>
			<td>TEM membrane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiN Membrane - MTXM</td>
			<td>Silson</td>
			<td>SiRN-5.0-200-3.0-200</td>
			<td>MTXM membrane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D adapter for spin coating</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>The model of the adapter for 3D printing can be downloaded at: https://www.thingiverse.com/thing:2808368</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMMA 950k electron beam resist</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-P 679.04</td>
			<td>used for TEM sample</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam resist developer</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR 600-56</td>
			<td>used for TEM sample</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-contrast electron beam resist</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-P 6200.13</td>
			<td>used for the waveguide on the MTXM sample</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-contrast electron beam resist developer</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-600-546</td>
			<td>used for the waveguide on the MTXM sample</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrakis(dimethylamido)titanium(IV)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>669008 Aldrich&#160;</td>
			<td>used for TiO2 thin film deposition by ALD&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam resist for nanometer lithography</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-P 617.02</td>
			<td>used as the bottom layer of bilayer resist for easier lift-off procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMMA 950k electron beam resist</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-P 679.04</td>
			<td>used as the top layer of bilayer resist for easier lift-off procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam resist developer</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR 600-56</td>
			<td>used for development of the disks on waveguide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Permalloy pellets</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>EVMPERMQXQ-D</td>
			<td>used for the deposition of the magnetic layers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium pellets</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>EVMTI45QXQD</td>
			<td>used as adhesive layer for the gold waveguide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold pellets</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>EVMAUXX40G</td>
			<td>used for the deposition of the waveguide</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of magnetic nanostructures on silicon nitride membranes for magnetic vortex studies using transmission microscopy techniques

Elektron ve x-ışını manyetik microscopies nanometre onlarca aşağı yüksek çözünürlüklü manyetik görüntüleme için izin verir. Ancak, örnekler çok kırılgan ve zor işlemek şeffaf membran üzerinde hazırlıklı olması gerekiyor. Biz işlemleri örnekleri imalatı için manyetik mikro - ve taşınımı manyetik girdaplar Lorentz transmisyon elektron mikroskobu ve manyetik iletim x-ray mikroskobu çalışmaları için uygun şekillendirme spin konfigürasyonları ile mevcut. Örnekleri silikon nitrür membranlar hazırlanır ve fabrikasyon bir spin kaplama, UV ve elektron ışını litografi, resist, kimyasal gelişimi oluşur ve manyetik malzeme buharlaşma izledi bir kalkış işlemi oluşturarak Son manyetik yapıları. Manyetik nanodiscs bir tek litografi adımda hazırlanan örnekleri Lorentz transmisyon elektron mikroskopi için oluşur. Örnekleri için manyetik x-ray transmisyon mikroskopisi zaman çözüldü mıknatıslanma dinamik deneyler için kullanılır ve manyetik nanodiscs bir elektrik geçirerek yinelenebilir manyetik alan bakliyat üretimi için kullanılan bir dalga kılavuzu yerleştirilir dalga kılavuzu aracılığıyla geçerli. Dalga kılavuzu bir ilave litografi adımda oluşturulur.

Şekil 1 günah çerçeveler ve MTXM ve madde microscopies için kullanılan membranların fotoğrafları gösterir. Şekil 2 TEM membran eksen dışı spin kaplama işlemi sırasında tutmak için Tasarım 3D baskılı bağdaştırıcıları gösterir. Şekil 3 madde numune hazırlama (resist geliştirme sonra ve sonra kalkış yordam) ve madde tarafından gözlenen son görüntü çeşitli adımları gösterir. Şekil 4 diskleri ve dalga kılavuzu imalatı için hazırlık adımları şemaları zaman çözüldü MTXM deneyler için günah membran üzerinde gösterir. Şekil 5 bir dalga kılavuzu üzerinde yerleştirilen diskler içeren son MTXM örnek göstermektedir.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques at JoVE.com

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Manyetik mikro - ve taşınımı manyetik girdaplar transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve manyetik iletim x-ray mikroskobu (MTXM) çalışmaları için uygun şekillendirme spin yapılandırmalarla imalatı için bir protokol sunulmuştur.

Silikon nitrür membranlar üzerinde manyetik nanoyapıları imalatı transmisyon mikroskopisi teknikleri kullanarak manyetik girdap etütler

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

fabrication-magnetic-nanostructures-on-silicon-nitride-membranes-for

Research

JoVE Journal

Engineering

8.0K Görüntüleme.  Brno University of Technology. Manyetik mikro - ve taşınımı manyetik girdaplar transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve manyetik iletim x-ray mikroskobu (MTXM) çalışmaları için uygun şekillendirme spin yapılandırmalarla imalatı için bir protokol sunulmuştur.

Video: Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Mühendislik

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees of freedom to control electronic devices. In particular, the behavior of graphene&#8217;s charge carriers in response to potentials from charged Coulomb impurities is predicted to differ significantly from that of most materials. Scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS) can provide detailed information on both the spatial and energy dependence of graphene&#39;s electronic structure in the presence of a charged impurity.&#160;The design of a hybrid impurity-graphene device, fabricated using controlled deposition of impurities onto a back-gated graphene surface, has enabled several novel methods for controllably tuning graphene&#8217;s electronic properties.1-8 Electrostatic gating enables control of the charge carrier density in graphene and the ability to reversibly tune the charge2 and/or molecular5 states of an impurity. This paper outlines the process of fabricating a gate-tunable graphene device decorated with individual Coulomb impurities for combined STM/STS studies.2-5 These studies provide valuable insights into the underlying physics, as well as signposts for designing hybrid graphene devices.

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

Coulomb İmpürite Tarama Tünel Mikroskobu Çalışmaları Kapısı-ayarlanabilir Grafen Cihazlarının İmalatı

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for the purpose of investigating phase change of those liquid segments. The magnetic beads were externally controlled using a magnet, allowing for the beads to bridge the air valve between the adjacent liquid segments. A hydrophobic coating was applied to the inner surface of the tube to enhance the separation between two liquid segments. The applied magnetic field formed an aggregate cluster of magnetic beads, capturing a certain liquid amount within the cluster that is referred to as carry-over volume. A fluorescent dye was added to one liquid segment, followed by a series of liquid transfers, which then changed the fluorescence intensity in the neighboring liquid segment. Based on the numerical analysis of the measured fluorescence intensity change, the carry-over volume per mass of magnetic beads has been found to be ~2 to 3 &#181;l/mg. This small amount of liquid allowed for the use of comparatively small liquid segments of a couple hundred microliters, enhancing the feasibility of the device for a lab-in-tube approach. This technique of applying small compositional variation in a liquid volume was applied to analyzing the binary phase diagram between water and the surfactant C12E5 (pentaethylene glycol monododecyl ether), leading to quicker analysis with smaller sample volumes than conventional methods.

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

Faz Diyagramı Karakterizasyonu Sıvı Taşıyıcılar Manyetik Boncuk Kullanarak

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor performance, which suggest a new direction for the development of next-generation ultrathin and flexible photonic and electronic devices. Enhanced luminescence quantum efficiency has been widely observed in these atomically thin 2D crystals. However, dimension effects beyond quantum confinement thicknesses or even at the micrometer scale are not expected and have rarely been observed. In this study, molybdenum diselenide (MoSe2) layer crystals with a thickness range of 6-2,700 nm were fabricated as two- or four-terminal devices. Ohmic contact formation was successfully achieved by the focused-ion beam (FIB) deposition method using platinum (Pt) as a contact metal. Layer crystals with various thicknesses were prepared through simple mechanical exfoliation by using dicing tape. Current-voltage curve measurements were performed to determine the conductivity value of the layer nanocrystals. In addition, high-resolution transmission electron microscopy, selected-area electron diffractometry, and energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to characterize the interface of the metal&#8211;semiconductor contact of the FIB-fabricated MoSe2 devices. After applying the approaches, the substantial thickness-dependent electrical conductivity in a wide thickness range for the MoSe2-layer semiconductor was observed. The conductivity increased by over two orders of magnitude from 4.6 to 1,500 &#937;&#8722;1 cm&#8722;1, with a decrease in the thickness from 2,700 to 6 nm. In addition, the temperature-dependent conductivity indicated that the thin MoSe2 multilayers exhibited considerably weak semiconducting behavior with activation energies of 3.5-8.5 meV, which are considerably smaller than those (36-38 meV) of the bulk. Probable surface-dominant transport properties and the presence of a high surface electron concentration in MoSe2 are proposed. Similar results can be obtained for other layer semiconductor materials such as MoS2 and WS2.

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

Ohmik İletişim Fabrikasyon bir Odaklı iyon Işın Tekniği ve Elektriksel Karakterizasyonu Katmanı Yarıiletken Nanoyapıların için kullanma

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due to fundamental constraints imposed by the hyperpolarized state, exotic imaging and reconstruction techniques are commonly used. A practical system for characterization of dynamic, multi-spectral imaging methods is critically needed. Such a system must reproducibly recapitulate the relevant chemical dynamics of normal and pathological tissues. The most widely utilized substrate to date is hyperpolarized [1-13C]-pyruvate for assessment of cancer metabolism. We describe an enzyme-based phantom system that mediates the conversion of pyruvate to lactate. The reaction is initiated by injection of the hyperpolarized agent into multiple chambers within the phantom, each of which contains varying concentrations of reagents that control the reaction rate. Multiple compartments are necessary to ensure that imaging sequences faithfully capture the spatial and metabolic heterogeneity of tissue. This system will aid the development and validation of advanced imaging strategies by providing chemical dynamics that are not available from conventional phantoms, as well as control and reproducibility that is not possible in vivo.

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

Hiperpolarize Manyetik Rezonans Ajanlar Araştırmaları bir Multi-bölmesi Dinamik Tek Enzim Phantom Kullanımı

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. It consists of two magnetic measurement heads on both sides of the sample mounted on the legs of a u-shaped support. The sample is locally exposed to a magnetic excitation field consisting of two distinct frequencies, a stronger component at about 77 kHz and a weaker field at 61 Hz. The nonlinear magnetization characteristics of superparamagnetic particles give rise to the generation of intermodulation products. A selected sum-frequency component of the high and low frequency magnetic field incident on the magnetically nonlinear particles is recorded by a demodulation electronics. In contrast to a conventional MPI scanner, p-FMMD does not require the application of a strong magnetic field to the whole sample because mixing of the two frequencies occurs locally. Thus, the lateral dimensions of the sample are just limited by the scanning range and the supports. However, the sample height determines the spatial resolution. In the current setup it is limited to 2 mm. As examples, we present two 20 mm &#215; 25 mm p-FMMD images acquired from samples with 1 &#181;m diameter maghemite particles in silanol matrix and with 50 nm magnetite particles in aminosilane matrix. The results show that the novel MPI scanner can be applied for analysis of thin biological samples and for medical diagnostic purposes.

A scanner for imaging magnetic particles in planar samples was developed using the planar frequency mixing magnetic detection technique. The magnetic intermodulation product response from the nonlinear nonhysteretic magnetization of the particles is recorded upon a two-frequency excitation. It can be used to take 2D images of thin biological samples.

Düzlemsel Örnekleri Manyetik tanecikler Görüntüleme Manyetik algılama Tarayıcı Karıştırma frekansı

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

Femtosaniye Lazer kaynaklı Ablasyonu kullanarak nanolif 1-D Fotonik Kristal Kavitenin Fabrikasyon

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.