Name: visualizing uniaxial-strain manipulation of antiferromagnetic domains in fe1+yte using a spin-polarized scanning tunneling microscope
Uploaded: 2019-03-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope at JoVE.com

P.A. anerkender støtte fra den amerikanske National Science Foundation (NSF) karriere under award nr. DMR-1654482. Materielle syntese blev gennemført med støtte fra den polske nationale Science Centre grant No 2011/01/B/ST3/00425.

Bemærk: Den U-formede krop er lavet af 416-grade rustfrit stål, som er stiv og har en lav koefficient for termisk udvidelse (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), i forhold til ~17.3 μm/(m∙°C) 304-grade rustfrit stål.
1. mekaniske enakset-stamme enhed
<ol><li>Rene U-formet enhed, mikrometer skruer (1-72 svarende til 72 rotationer pr. tomme), Belleville foråret diske og bundpladen af sonicating dem separat i acetone først og derefter i isopropanol, i 20 min. hver, i et ultralydsbad sonikator. De...

<ol>
	<li>Paglione, J., Greene, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-temperature+superconductivity+in+iron-based+materials.">High-temperature superconductivity in iron-based materials.</a> Nature Physics. 6 (9), 645 (2010).</li><li>Keimer, B., Kivelson, S. A., Norman, M. R., Uchida, S., Zaanen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+quantum+matter+to+high-temperature+superconductivity+in+copper+oxides.">From quantum matter to high-temperature superconductivity in copper oxides.</a> Nature. 518, 179-186 (2015).</li><li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physics:+The+opening+to+complexity.">Physics: The opening to complexity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (15), 6653-6654 (1995).</li><li>Dagotto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+in+strongly+correlated+electronic+systems.">Complexity in strongly correlated electronic systems.</a> Science. 309, 257-262 (2005).</li><li>Davis, J. S., Lee, D. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concepts+relating+magnetic+interactions,+intertwined+electronic+orders,+and+strongly+correlated+superconductivity.">Concepts relating magnetic interactions, intertwined electronic orders, and strongly correlated superconductivity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (44), 17623-17630 (2013).</li><li>Fernandes, R., Chubukov, A., Schmalian, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+drives+nematic+order+in+iron-based+superconductors.">What drives nematic order in iron-based superconductors.</a> Nature Physics. 10 (2), 97 (2014).</li><li>Fradkin, E., Kivelson, S. A., Tranquada, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloquium:+Theory+of+intertwined+orders+in+high+temperature+superconductors.">Colloquium: Theory of intertwined orders in high temperature superconductors.</a> Reviews of Modern Physics. 87 (2), 457 (2015).</li><li>Stillwell, E., Skove, M., Davis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+&#8220;Whisker&#8221;+Straining+Devices+Suitable+for+Low+Temperatures.">Two &#8220;Whisker&#8221; Straining Devices Suitable for Low Temperatures.</a> Review of Scientific Instruments. 39 (2), 155-157 (1968).</li><li>Shayegan, 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=Low-temperature,+in+situ+tunable,+uniaxial+stress+measurements+in+semiconductors+using+a+piezoelectric+actuator.">Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator.</a> Applied Physics Letters. 83 (25), 5235-5237 (2003).</li><li>Chu, J. -. H., Kuo, H. -. H., Analytis, J. G., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Divergent+nematic+susceptibility+in+an+iron+arsenide+superconductor.">Divergent nematic susceptibility in an iron arsenide superconductor.</a> Science. 337 (6095), 710-712 (2012).</li><li>Song, Y., 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=Uniaxial+pressure+effect+on+structural+and+magnetic+phase+transitions+in+NaFeAs+and+its+comparison+with+as-grown+and+annealed+BaFe2As2.">Uniaxial pressure effect on structural and magnetic phase transitions in NaFeAs and its comparison with as-grown and annealed BaFe2As2.</a> Physical Review B. 87 (18), 184511 (2013).</li><li>Allan, M. P., 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=Anisotropic+impurity+states,+quasiparticle+scattering+and+nematic+transport+in+underdoped+Ca(Fe1&#8722;xCox)2As2.">Anisotropic impurity states, quasiparticle scattering and nematic transport in underdoped Ca(Fe1&#8722;xCox)2As2.</a> Nature Physics. 9 (4), 220-224 (2013).</li><li>Hicks, C. W., 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=Strong+increase+of+Tc+of+Sr2RuO4+under+both+tensile+and+compressive+strain.">Strong increase of Tc of Sr2RuO4 under both tensile and compressive strain.</a> Science. 344 (6181), 283-285 (2014).</li><li>Hicks, C. W., Barber, M. E., Edkins, S. D., Brodsky, D. O., Mackenzie, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric-based+apparatus+for+strain+tuning.">Piezoelectric-based apparatus for strain tuning.</a> Review of Scientific Instruments. 85 (6), 065003 (2014).</li><li>Gannon, L., 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=A+device+for+the+application+of+uniaxial+strain+to+single+crystal+samples+for+use+in+synchrotron+radiation+experiments.">A device for the application of uniaxial strain to single crystal samples for use in synchrotron radiation experiments.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (10), 103904 (2015).</li><li>Kretzschmar, F., 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=Critical+spin+fluctuations+and+the+origin+of+nematic+order+in+Ba(Fe1&#8722;xCox)2As+2.">Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1&#8722;xCox)2As 2.</a> Nature Physics. 12 (6), 560 (2016).</li><li>Steppke, A., 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=Strong+peak+in+T+c+of+Sr2RuO4+under+uniaxial+pressure.">Strong peak in T c of Sr2RuO4 under uniaxial pressure.</a> Science. 355 (6321), 133 (2017).</li><li>Yim, C. 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=Discovery+of+a+strain-stabilised+smectic+electronic+order+in+LiFeAs.">Discovery of a strain-stabilised smectic electronic order in LiFeAs.</a> Nature Communications. 9 (1), 2602 (2018).</li><li>Gao, 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=Atomic-scale+strain+manipulation+of+a+charge+density+wave.">Atomic-scale strain manipulation of a charge density wave.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (27), 6986-6990 (2018).</li><li>Jiang, J., 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=Distinct+in-plane+resistivity+anisotropy+in+a+detwinned+FeTe+single+crystal:+Evidence+for+a+Hund's+metal.">Distinct in-plane resistivity anisotropy in a detwinned FeTe single crystal: Evidence for a Hund's metal.</a> Physical Review B. 88 (11), 115130 (2013).</li><li>Zhang, Y., 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=Symmetry+breaking+via+orbital-dependent+reconstruction+of+electronic+structure+in+detwinned+NaFeAs.">Symmetry breaking via orbital-dependent reconstruction of electronic structure in detwinned NaFeAs.</a> Physical Review B. 85 (8), 085121 (2012).</li><li>Watson, M. D., Haghighirad, A. A., Rhodes, L. C., Hoesch, M., Kim, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+anisotropies+revealed+by+detwinned+angle-resolved+photo-emission+spectroscopy+measurements+of+FeSe.">Electronic anisotropies revealed by detwinned angle-resolved photo-emission spectroscopy measurements of FeSe.</a> New Journal of Physics. 19 (10), 103021 (2017).</li><li>Iida, K., 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=Strong+T+c+dependence+for+strained+epitaxial+Ba(Fe1-xCox)2As2+thin+films.">Strong T c dependence for strained epitaxial Ba(Fe1-xCox)2As2 thin films.</a> Applied Physics Letters. 95 (19), 192501 (2009).</li><li>Stern, A., Dzero, M., Galitski, V., Fisk, Z., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-dominated+conduction+up+to+240+K+in+the+Kondo+insulator+SmB+6+under+strain.">Surface-dominated conduction up to 240 K in the Kondo insulator SmB 6 under strain.</a> Nature Materials. 16 (7), 708-711 (2017).</li><li>Iida, K., 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=Hall-plot+of+the+phase+diagram+for+Ba(Fe1&#8722;xCox)2As2.">Hall-plot of the phase diagram for Ba(Fe1&#8722;xCox)2As2.</a> Scientific Reports. 6, 28390 (2016).</li><li>H&#228;nke, T., 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=Reorientation+of+the+diagonal+double-stripe+spin+structure+at+Fe1+yTe+bulk+and+thin-film+surfaces.">Reorientation of the diagonal double-stripe spin structure at Fe1+yTe bulk and thin-film surfaces.</a> Nature Communications. 8, 13939 (2017).</li><li>Takeshita, N., Sasagawa, T., Sugioka, T., Tokura, Y., Takagi, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gigantic+anisotropic+uniaxial+pressure+effect+on+superconductivity+within+the+CuO2+plane+of+La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4:+Strain+control+of+stripe+criticality.">Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4: Strain control of stripe criticality.</a> Journal of the Physical Society of Japan. 73 (5), 1123-1126 (2004).</li><li>Kuo, H. -. H., Shapiro, M. C., Riggs, S. C., Fisher, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+elastoresistivity+coefficients+of+the+underdoped+iron+arsenide+Ba(Fe0.975Co0.025)2As2.">Measurement of the elastoresistivity coefficients of the underdoped iron arsenide Ba(Fe0.975Co0.025)2As2.</a> Physical Review B. 88 (8), 085113 (2013).</li><li>He, 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=Dichotomy+between+in-plane+magnetic+susceptibility+and+resistivity+anisotropies+in+extremely+strained+BaFe2As2.">Dichotomy between in-plane magnetic susceptibility and resistivity anisotropies in extremely strained BaFe2As2.</a> Nature Communications. 8 (1), 504 (2017).</li><li>Engelmann, J., 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=Strain+induced+superconductivity+in+the+parent+compound+BaFe2As2.">Strain induced superconductivity in the parent compound BaFe2As2.</a> Nature Communications. 4 (2877), 2877 (2013).</li><li>Berger, A. D. N., 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=.">.</a> Temperature Driven Topological Switch in 1T’-MoTe2 and Strain Induced Nematicity in NaFeAs. , (2018).</li><li>B&#246;hmer, A., 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=Effect+of+biaxial+strain+on+the+phase+transitions+of+Ca(Fe1&#8722;xCox)2As2.">Effect of biaxial strain on the phase transitions of Ca(Fe1&#8722;xCox)2As2.</a> Physical Review Letters. 118 (10), 107002 (2017).</li><li>Bao, W., 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=Tunable+(&#948;+&#960;,+&#948;+&#960;)-type+antiferromagnetic+order+in+&#945;-Fe(Te,Se)+superconductors.">Tunable (&#948; &#960;, &#948; &#960;)-type antiferromagnetic order in &#945;-Fe(Te,Se) superconductors.</a> Physical Review Letters. 102 (24), 247001 (2009).</li><li>Koz, C., R&#246;&#223;ler, S., Tsirlin, A. A., Wirth, S., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+phase+diagram+of+Fe1+yTe+studied+using+x-ray+diffraction.">Low-temperature phase diagram of Fe1+yTe studied using x-ray diffraction.</a> Physical Review B. 88 (9), 094509 (2013).</li><li>Enayat, 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=Real-space+imaging+of+the+atomic-scale+magnetic+structure+of+Fe1+yTe.">Real-space imaging of the atomic-scale magnetic structure of Fe1+yTe.</a> Science. 345 (6197), 653-656 (2014).</li><li>Singh, U. R., Aluru, R., Liu, Y., Lin, C., Wahl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+magnetic+tips+for+spin-polarized+scanning+tunneling+microscopy+on+Fe1+yTe.">Preparation of magnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy on Fe1+yTe.</a> Physical Review B. 91 (16), 161111 (2015).</li><li>Chandra, S., Islam, A. K. M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+and+electronic+properties+of+PbO-type+FeSe1-xTex+(x=+0-1.0):+A+first-principles+study.">Elastic and electronic properties of PbO-type FeSe1-xTex (x= 0-1.0): A first-principles study.</a> ArXiv preprint. , (2010).</li></ol>

Alle operationer skal flytte prøverne i og inde i STM udføres ved hjælp af sæt af arm manipulatorer. STM bevares ved lave temperaturer af flydende kvælstof og flydende helium, og prøven køler ned i mindst 12 timer før ved at blive kontaktet. Dette giver mulighed for temperaturen i prøven og mikroskop til nå termisk ligevægt. For at isolere elektrisk og akustisk støj, placeres STM i en akustisk og radio frekvens afskærmet rum. Mikroskop hoved er yderligere suspenderet fra fjedre til optimeret instrumental sta...

Høj temperatur superledning i cuprates og jern-baserede superledere er en spændende quantum sag1,2. En stor udfordring i forståelsen superledning er lokalt sammenflettede arten af forskellige brudt symmetri stater, såsom elektroniske nematisk og smectic faser (at bryde roterende og translationel symmetrier af de elektroniske stater), med superledning3,4,5,6,7. Manipulation og bevidst tuning af staterne brudt symmetri er et afgørende mål mod forståelse og kontrollerende superledning.
Kontrolleret stamme, både enakset og biaksiale, er en veletableret teknik til at tune de kollektive elektroniske stater i kondenserede stoffer systemer8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Denne rene tuning, er uden indførelsen af lidelse gennem kemiske doping, almindeligt anvendt i forskellige slags eksperimenter til tune bulk elektroniske egenskaber23,24,25,26 . For eksempel enakset tryk har vist sig for at have en enorm effekt på superledning i Sr2RuO413 og cuprates27 og på de strukturelle, magnetiske, og nematisk faseovergange af jern-baserede superledere 10 , 14 , 28 , 29 og blev for nylig demonstreret i tuning de topologiske stater af SMB-624. Brugen af stamme i overflade-følsomme teknikker, såsom STM og vinkel-løst photoemission spektroskopi (ARPES), har imidlertid været begrænset til in situ-vokset tynd film på forskellige substrater26,30. Den store udfordring med anvendelse stamme til enkelte krystaller i overflade-følsomme eksperimenter er behovet for at kløve de anstrengte prøver i ultrahigh vakuum (UHV). I de sidste par år, har en alternativ retning været at epoxy en tynd prøve på piezo stakke9,10,18,31 eller på plader med forskellige koefficienter, der termisk ekspansion19 ,32. Men i begge tilfælde størrelsen af den anvendte stamme er ret begrænset.
Her vi demonstrere brugen af en roman mekanisk enakset-stamme anordning, der gør det muligt for forskere at stamme en prøve (trykstyrke stamme) uden begrænsninger og samtidig visualisere dets overflade struktur ved hjælp af STM (Se figur 1). Som et eksempel, vi bruge enkelte krystaller af Fe1 +yTe, hvor y = 0,10, den overordnede sammensatte af jern chalcogenide superledere (y er den overskydende jern koncentration). Under TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe overgange fra en høj temperatur Paramagnetiske stat i en lav-temperatur antiferromagnetic tilstand med en bicollinear stribe magnetiske ordre26,33 ,34 (Se figur 3A, B). Magnetiske overgangen er yderligere ledsaget af en strukturel overgang fra tetragonal monoclinic26,35. I flyet AFM ordre danner detwinned domæner med spin struktur peger langs den lange b-retning ændres strukturen34. Ved at visualisere AFM ordre med spin-polariseret STM, vi sonde tovejs domænestruktur i unstrained Fe1 +yTe prøver og observere deres overgang til en enkelt stor domæne under anvendt stamme (Se skematisk i Figur 3 C-E). Disse eksperimenter viser vellykket overflade tuning af de enkelte krystaller ved hjælp af enhedens enakset-stamme præsenteres her, når prøven og den samtidige billeddannelse af dens overfladestruktur med scanning tunneling mikroskop. Figur 1 viser den skematiske tegninger og billeder af den mekaniske belastning enhed.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:668px;" width="668">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Belleville spring disks</td>
			<td style="width:167px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fe(1.1)Te</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Single Crystal</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">H20E</td>
			<td style="width:167px;">Epoxy Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">H74F</td>
			<td style="width:167px;">Epoxy Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micrometer screws</td>
			<td style="width:167px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stainless Steel sheets (416)</td>
			<td style="width:167px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualizing uniaxial-strain manipulation of antiferromagnetic domains in fe1+yte using a spin-polarized scanning tunneling microscope

Søgen efter at forstå korreleret elektroniske systemer har skubbet grænserne af eksperimentelle målinger mod udvikling af nye eksperimentelle teknikker og metoder. Her bruger vi en roman hjemmebyggede enakset-stamme enhed integreret i vores variabel temperatur scanning tunneling mikroskop, der gør det muligt for os at controllably manipulere i flyet enakset stamme i prøver og sonde deres elektroniske svar på atomar skala. Ved hjælp af scanning tunneling mikroskopi (STM) med spin-polarisering teknikker, vi visualisere antiferromagnetic (AFM) domæner og deres atomare struktur i Fe1 +yTe prøver, den overordnede sammensatte af jern-baserede superledere, og vise, hvordan disse domæner reagere på anvendt enakset stamme. Vi observerer tovejs AFM domæner i unstrained prøven, med en gennemsnitlig domæne størrelse af ~ 50-150 nm, at overgangen til en enkelt ensrettet domæne under anvendt enakset stamme. Resultaterne præsenteres her åbner en ny retning for at udnytte en værdifuld tuning parameter i STM, samt andre spektroskopiske teknikker, både for tuning de elektroniske egenskaber som for inducerende symmetri bryde i quantum materielle systemer.

STM topographs blev målt i konstant aktuelle tilstand med setpoint bias-12 MeV anvendes til prøven og en setpoint nuværende af-1.5 nA indsamlet på spidsen. PT-Ir tips blev brugt i alle eksperimenter. For at opnå spin-polariseret STM, har scanning tunneling mikroskop spidsen skal belægges med magnetisk atomer, hvilket kan være meget udfordrende. I dette tilfælde at studere Fe1 +yTe, giver prøven selv et simpelt middel til at opnå dette. Overskydende...

Watch this Scientific Journal Video about Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope at JoVE.com

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

Visualisere enakset-stamme Manipulation af Antiferromagnetic domæner i Fe1 +YTe med et Spin-polariseret Scanning Tunneling mikroskop

Ved hjælp af enakset stamme kombineret med spin-polariseret scanning tunneling mikroskopi, vi visualisere og manipulere domænestrukturen antiferromagnetic af Fe1 + yTe, den overordnede sammensatte af jern-baserede superledere.

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental ...

Denne protokol er vigtig, fordi det er en visualisering af integrationen af uniaxial-strain enhed med scanning tunneling mikroskopi. Det indebærer både at anvende stamme og visualisere manipulation af strukturelle domæner i SDM. Den største fordel ved denne teknik er det giver mulighed for øgede mængder af belastning, da det er en mekanisk anordning.Det er overfladeeffekter er i stand til at blive visualiseret ved hjælp af scanning tunneling mikroskopi. I høj temperatur superledere ved bevidst tuning og manipulere brudt symmetri stater, kan man styre og forstå superledningsevne. Denne proces kan anvendes på ethvert materiale, forudsat at det er en enkelt krystal, og det er SDM-kompatibel.Der er en masse enhedstest for at bestemme opsætningens reaktion på forskellige forhold, herunder hvor meget belastning der kan opnås. Det er et meget udfordrende eksperiment, hvor tålmodighed og absolut forståelse af, hvad du gør, er nøglen. Visuel demonstration af denne proces er kritisk, da det giver et indblik i at gøre og bruge den beskrevne enhed med SDM, som er en kompleks proces.Til at begynde, adskille u-formede enhed og placere den i acetone. Rengør enheden, mikrometerskruerne, Belleville-fjederskiverne og bundpladen ved at sonikere dem i 20 minutter. Derefter overføre dem til isopropanol og sonikere dem i yderligere 20 minutter.Når den er ren, bages enhedens komponenter i en ovn i 15 til 20 minutter for at slippe af med vandrester og for at afgasse. Derefter, ved hjælp af en skarp barberblad, skære jern tellurium prøve til en millimeter med to millimeter med 0,1 millimeter i størrelse. Endelig samle delene sammen.Åbningen inde i u er en millimeter og kan indstilles mindre eller store af et par mikrometer skruer placeret på siderne af enheden. I to separate retter blandes sølvpooxy og ikke-ledende epoxy i henhold til instruktionerne på epoxydatabladene. Derefter anvende et tyndt lag af sølv epoxy at skabe en elektrisk kontakt og montere prøven på tværs af en millimeter hul, således at dens lange akse er orienteret langs b aksen af jern tellurium prøve.Prøveholderen anbringes og prøven anbringes i en konvektionsovn, og de bages i 15 minutter for igen at helbrede epoxyen. Når prøven er afkølet, dækkes dens to sider med ikke-ledende epoxy, således at prøven er solidt understøttet på enheden. Derefter placere den tilbage i ovnen for at helbrede epoxy.Ved hjælp af et optisk mikroskop undersøges prøvens position fra alle vinkler for at kontrollere, om prøvens sider er parallelt med hullet. Med alt nu forberedt, begynde at anvende trykbelastning ved at dreje mikrometer skruen 50 grader, mens observere overfladen af prøven. Prøven må ikke være revner eller bøjning, efter at trykket er påført.Derefter skrues enheden ind i bundpladen. Når den er sikret, påføres et tyndt lag sølvpooxy fra bundpladen på den uformede enhed for at skabe elektrisk kontakt mellem prøven og pladen. Sæt prøven i ovnen for at helbrede epoxyen.Når den er afkølet, skal du kontrollere den elektriske kontakt ved hjælp af et multimeter. Brug derefter et tyndt lag af ikke-ledende epoxy til at lime en aluminiumspost på prøven, så den er vinkelret på det ab kløvende plan. Stillingerne skal have samme størrelse som stikprøven.Når indlægget er placeret korrekt, bages den samlede enhed, indtil epoxyen er hærdet. Først overføre enheden til scanning tunneling mikroskop ved at placere den i lastning dock af den variable temperatur, ultra-høj vakuum scanning tunneling mikroskop. Brug en arm manipulator, banke ud aluminium post i ultra-høj vakuum ved stuetemperatur for at udsætte en frisk kløvet overflade.Straks overføre enheden in situ med et andet sæt af manipulatorer til scanning tunneling mikroskop kammer, ind i mikroskop hovedet, som er blevet afkølet til ni grader Calvin. Lad prøven køle ned til ni grader natten over, før de næste trin udføres, og opretholde denne temperatur under forsøgene. Når temperaturligevægten er nået, forberedes platin-iridiumspidserne forud for hvert eksperiment ved feltemission på en en kobberoverflade, der er blevet behandlet med flere sputtering og glødning.Brug spændingen på piezo elektriske materialer i mikroskopet, flytte prøven fase for at tilpasse sig spidsen. Derefter nærmer prøven. Når spidsen er et par angstroms væk fra prøven og tunneling nuværende registre på oscilloskopet, er det klar til at tage topografier.Her er en 10 nanometer atomare opløsning topografiske billede af en utrænet jern tellurium enkelt krystal. Den atomare struktur, der ses, svarer til de telluriumatomer, der eksponeres efter kløvet prøven. 4DA omdannelsen af topografien viser fire skarpe toppe i hjørnerne af billedet langs a og b retninger, der svarer til de atomare Bragg toppe.I modsætning til det første billede viser dette topografiske billede en topgraf opnået med en magnetisk spids. Ensrettede striber med en hyppighed på det dobbelte af gitteret langs en akse observeres. 4DA-transformeringen af denne topgraf viser ud over Bragg-toppene, et nyt par satellittoppe, svarende til halvdelen af Bragg peak momenta og derfor dobbelt så meget som den virkelige rumbølgelængde.Den nye struktur svarer til AFM stribe orden af jernatomer lige under overfladen. På nogle dele af de utrænede prøve twin domæne grænser findes, hvor krystal struktur med den lange b akse og den ledsagende AFM stribe orden rotere 90 grader. Her kan du observere en 25 nanometer topgraf af en AFM twin domæne grænse.4DA-transformeringen af denne region viser to par AFM-orden fremhævet af grønne og gule cirkler. Hvert magnetisk domæne bidrager til kun et par af toppene i 4DA-transformeringen. For den anstrengte prøve kan kun ét enkelt domæne ses som et resultat af det uniaxiale tryk, der påføres prøven.Her vises en storstilet topografi, der spænder over et samlet areal på ca. 1,75 mikron med 0,75 mikron, hvilket er mere end det dobbelte af det samlede areal, der strakte sig over de utrænede prøver. 4DA-transformeringen for hver topudtager viser kun et par AFM-toppe, der kun angiver et enkelt domæne på denne anstrengte prøve. Det vigtigste at overveje, mens du forsøger denne procedure er dit ultimative mål.Vide, hvorfor du anvender uniaxial stamme bør guide dig med hensyn til prøven orientering og hvor meget stamme til at anvende. Efter denne procedure, en stamme enhed kunne også integreres med andre teknikker såsom x-ray diffraktion, resonans elastisk x-ray spredning, og kantede løst fotoemission spektroskopi. SDM er en kraftfuld teknik, der gør det muligt at visualisere elektroner i kvantematerialer.Og disse er materialer, der er meget følsomme over for eksterne urolige såsom stamme, så den uniaxial stamme integreret SDM teknik vil gøre det muligt for en elektronisk tune disse materialer og visualisere respons på stamme med det ultimative mål om at forstå superledningsevne.

Research

JoVE Journal

Engineering

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

Scanning-sonde Single-elektron Capacitance spektroskopi

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

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

Fremstilling af Gate-afstemmelige Graphene Devices for Scanning Tunneling Mikroskopi Undersøgelser med Coulomb urenheder

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

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Visualisere Hyporheic Flow Gennem Bedforms Brug Dye Eksperimenter og Simulering

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Omfattende karakterisering af Extended Fejl i Semiconductor Materials af en Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

sondering C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si Underlag Brug Scanning Probe Microscopy og Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

Hand Kontrolleret Manipulation af enkelte molekyler via en Scanning Probe mikroskop med en 3D Virtual Reality-grænseflade

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

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

Studere dynamiske processer af Nano-størrelse Objekter i Liquid hjælp 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 ...

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Scanning SQUID Undersøgelse af Vortex Manipulation af Kommunernes Kontakt

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Precision Milling af kulstof nanorør skove Brug Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

Demonstration af en Hyperlens-integreret mikroskop og super-resolution Imaging

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...