Name: fabrication of magnetic nanostructures on silicon nitride membranes for magnetic vortex studies using transmission microscopy techniques
Uploaded: 2018-07-02T14:00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: 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

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

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 ...

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

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

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

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

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

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

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. ...