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. erkent steun van de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) carrière onder award Nee. DMR-1654482. Materiële synthese werd uitgevoerd met de steun van de Poolse nationale wetenschapscentrum subsidie nr. 2011/01/B/ST3/00425.

Opmerking: Het U-vormige lichaam is gemaakt van 416-grade roestvrij staal, die is stijf en heeft een lage uitzettingscoëfficiënt thermische (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), in vergelijking met ~17.3 μm/(m∙°C) voor 304 kwaliteit RVS.
1. mechanische eenassige-stam apparaat
<ol><li>Reinig het apparaat van U-vormige, de schroeven van de micrometer (1 / 72 overeenkomend met 72 rotaties per inch), de Belleville voorjaar schijven en de grondplaat door sonicating hen afzonderlijk in aceton eerst en ...

<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 handelingen die nodig zijn om de monsters te verplaatsen naar en binnen de STM worden uitgevoerd met behulp van sets van arm manipulatoren. De STM wordt onderhouden bij lage temperaturen door vloeibare stikstof en vloeibare helium, en het monster afkoelt voor ten minste 12 uur voordat het wordt benaderd. Hierdoor is de temperatuur van het monster en Microscoop thermisch evenwicht bereiken. Elektrische en akoestische geluid isoleren, wordt de STM geplaatst in een akoestische en radiofrequentie afgeschermde kamer. Het...

Hoge-temperatuur supergeleiding in cupraten en ijzer gebaseerde supergeleiders is een intrigerende staat voor quantum zaak1,2. Een belangrijke uitdaging in begrip supergeleiding is het lokaal met elkaar verweven karakter van verschillende staten van de gebroken symmetrie, zoals elektronische nematic en smectic fasen (die breken rotatie- en translationeel symmetrieën van de elektronische Staten), met supergeleiding3,4,5,6,7. Manipulatie en opzettelijke afstemming van deze Staten gebroken symmetrie is een essentiële doelstelling naar inzicht in en beheersing van supergeleiding.
Gecontroleerde spanning, zowel eenassige versnellingsmeters en biaxial, is een gevestigde techniek om af te stemmen op de collectieve elektronische Staten in gecondenseerde materie systemen8,9,10,11,,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Deze schone tuning, wordt zonder de invoering van wanorde door chemische doping, vaak gebruikt in allerlei experimenten om af te stemmen bulk elektronische eigenschappen23,24,25,26 . Bijvoorbeeld, heeft eenassige druk bewezen een enorm effect op de supergeleiding in Sr2RuO413 en cupraten27 en op de structurele, magnetische, en nematic fase-overgangen van ijzer gebaseerde supergeleiders 10 , 14 , 28 , 29 en werd onlangs aangetoond bij het afstemmen van de topologische Staten van SmB624. Het gebruik van stam in oppervlakte-gevoelige technieken, zoals STM en hoek-opgelost photoemission spectroscopie (CEVENNEN), is echter beperkt tot in situ-gegroeid dunne lagen op niet-overeenkomende substraten26,30. De grote uitdaging met stam op enkele kristallen in het oppervlak-gevoelige experimenten toe te passen is de noodzaak om te klieven van de gespannen monsters in met vacuüm (UHV). In de afgelopen jaren, is een alternatieve richting geweest om de epoxy een dunne monster op piezo stapels9,10,18,31 of platen met verschillende coëfficiënten van thermische uitzetting19 ,-32. Maar in beide gevallen is de omvang van de toegepaste spanning vrij beperkt.
Hier tonen we het gebruik van een nieuwe mechanische eenassige-stam apparaat waarmee onderzoekers een steekproef (druksterkte stam) zonder beperkingen van de stam en gelijktijdig visualiseren de oppervlakte structuur met behulp van STM (Zie Figuur 1). Als voorbeeld, gebruiken we enkele kristallen van Fe1 +yTe, waar y = 0,10, de samenstelling van de ouder van de ijzeren Chalcogeniden supergeleiders (y is het overtollige ijzer-concentratie). Onder TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe overgangen van een hoge-temperatuur-paramagnetisch staat in een lage temperatuur antiferromagnetic staat met een bicollinear stripe magnetische volgorde26,33 ,34 (Zie figuur 3A, B). De magnetische overgang verder vergezeld gaat van een structurele overgang van tetragonale monoklien26,35. De volgorde van de AFM in-plane vormt detwinned domeinen met de structuur van de spin wijzen langs de lange b-richting van de orthorhombisch structuur34. Door het visualiseren van de volgorde van de AFM met spin-gepolariseerde STM, we sonde de bidirectionele domeinstructuur in ongedwongen Fe1 +yTe monsters en hun overgang naar één grote domein onder toegepaste spanning observeren (Zie het schema in Figuur 3 C-E). Deze experimenten tonen aan de succesvolle oppervlakte afstemming van de enkele kristallen met behulp van het eenassige-stam apparaat gepresenteerd hier, het splijten van het monster, en de gelijktijdige beeldvorming van de oppervlakte structuur met de scanning tunneling microscoop. Figuur 1 toont de schematische tekeningen en foto's van de mechanische spanning-apparaat.

<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

De zoektocht naar begrijpen gecorreleerde elektronische systemen heeft duwde de grenzen van experimentele metingen naar de ontwikkeling van nieuwe experimentele technieken en methoden. Hier gebruiken we een nieuwe huis-gebouwde eenassige-stam apparaat geïntegreerd in onze variabele temperatuur scanning tunneling microscopy waarmee we kunnen controllably manipuleren in-plane eenassige stam in monsters en hun elektronische reactie op de atoomschaal sonde. Met behulp van scanning tunneling microscopie (STM) met draai-polarisatie technieken, wij visualiseren antiferromagnetic (AFM) domeinen en hun atoomstructuur in Fe1 +yTe monsters, de bovenliggende compound van ijzer gebaseerde supergeleiders, en demonstreren hoe deze domeinen reageren op toegepaste eenassige stam. We observeren de bidirectionele AFM domeinen in de ongedwongen steekproef, met een gemiddelde domein grootte van ~ 50-150 nm, tot de overgang naar één unidirectionele domein onder toegepaste eenassige stam. De bevindingen hier open een nieuwe richting voor het gebruik van een waardevolle tuning parameter in STM, evenals andere spectroscopische technieken, zowel voor het afstemmen van de elektronische eigenschappen wat betreft inducerende symmetriebreking in materiële kwantumsystemen.

STM topographs werden gemeten in constante huidige modus met een setpoint bias van-12 meV toegepast op het monster en een setpoint huidige van-1.5 NB verzameld op het puntje. PT-Ir tips werden gebruikt in alle experimenten. Om te bereiken spin-gepolariseerde STM, moet de scanning tunneling microscoop tip worden bekleed met magnetische atomen, die kan heel uitdagend zijn. In dit geval van Fe1 +yTe studeren, biedt het monster zelf een eenvoudige manier om dit ...

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

Visualiseren van eenassige-stam manipulatie van Antiferromagnetic domeinen in Fe1 +YTe gebruiken een Spin-gepolariseerde Scanning Tunneling Microscoop

Met eenassige stam gecombineerd met de spin-gepolariseerde scanning tunneling microscopie, wij visualiseren en manipuleren van de antiferromagnetic domeinstructuur van Fe1 + yTe, de bovenliggende compound van ijzer gebaseerde supergeleiders.

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

Dit protocol is belangrijk omdat het een visualisatie is van de integratie van het uniaxiale-stamapparaat met het scannen van tunnelingmicroscopie. Het gaat om zowel het toepassen van spanning en het visualiseren van de manipulatie van structurele domeinen in SDM. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is het zorgt voor verhoogde hoeveelheden spanning, omdat het een mechanisch apparaat.Het oppervlak effecten zijn in staat om te worden gevisualiseerd met behulp van het scannen van tunneling microscopie. In hoge temperatuur supergeleiders door opzettelijk te stemmen en gebroken symmetrietoestanden te manipuleren, kan men supergeleiding controleren en begrijpen. Dit proces kan worden toegepast op elk materiaal, mits het een enkel kristal is en het SDM-compatibel is.Er is veel apparaat testen om de set-up reactie op verschillende omstandigheden te bepalen, waaronder hoeveel belasting kan worden bereikt. Het is een zeer uitdagend experiment waar geduld en absoluut begrip van wat je doet is de sleutel. Visuele demonstratie van dit proces is van cruciaal belang, omdat het inzicht geeft in het maken en gebruiken van het beschreven apparaat met SDM, wat een complex proces is.Om te beginnen, demonteren van de u-vormige apparaat en plaats het in aceton. Reinig het apparaat, de micrometerschroeven, de Belleville veerschijven en de bodemplaat door ze 20 minuten te soniceren. Breng ze vervolgens over in isopropanol en geef ze 20 minuten extra.Eenmaal schoon, bak het apparaat componenten in een oven gedurende 15 tot 20 minuten om zich te ontdoen van eventuele waterresten en om te ontgassen. Vervolgens, met behulp van een scherp scheermesje, snijd het ijzer tellurium monster tot een millimeter door twee millimeter door 0,1 millimeter groot. Tot slot, monteren van de onderdelen samen.De opening in de u is een millimeter en kan kleiner of groot worden afgesteld door een paar micrometerschroeven aan de zijkanten van het apparaat. Meng in twee afzonderlijke gerechten zilver epoxy en niet-geleidende epoxy volgens de instructies op de epoxy-gegevensbladen. Breng vervolgens een dunne laag zilver epoxy aan om een elektrisch contact te maken en monteer het monster over de kloof van één millimeter, zodat de lange as langs de b-as van het ijzeren telluriummonster is georiënteerd.Plaats de monsterhouder en monster in een convectieoven en bak ze gedurende 15 minuten om de epoxy opnieuw te genezen. Zodra het monster is afgekoeld, bedek de twee zijden met niet-geleidende epoxy, zodat het monster stevig wordt ondersteund op het apparaat. Plaats het vervolgens terug in de oven om de epoxy te genezen.Met behulp van een optische microscoop, onderzoekt de positie van het monster vanuit alle hoeken om te controleren op parallelle uitlijning van de zijkanten van het monster met de kloof. Met alles nu voorbereid, beginnen met compressieve stam toe te passen door het draaien van de micrometer schroef 50 graden, terwijl het observeren van het oppervlak van het monster. Er mogen geen scheuren of buigen van het monster zijn nadat de druk is uitgeoefend.Schroef het apparaat vervolgens in de bodemplaat. Eenmaal beveiligd, breng een dunne laag zilver epoxy van de basisplaat op de u-vormige apparaat om elektrisch contact tussen het monster en de plaat te creëren. Plaats het monster in de oven om de epoxy te genezen.Controleer na gekoeld het elektrische contact met een multimeter. Gebruik vervolgens een dunne laag niet-geleidende epoxy om een aluminium post op het monster te lijmen, zodat het loodrecht staat op het ab-splijtende vlak. De berichten moeten dezelfde grootte hebben als het monster.Wanneer de paal correct is geplaatst, bak het geassembleerde apparaat tot de epoxy is uitgehard. Breng het apparaat eerst over naar de scantunnelingsmicroscoop door het in het laadperron van de variabele temperatuur te plaatsen, ultrahoge vacuümscannloadingmicroscoop. Met behulp van een arm manipulator, klop de aluminium post in ultra-hoog vacuüm bij kamertemperatuur om een vers gespleten oppervlak bloot te leggen.Breng het apparaat onmiddellijk ter plaatse met een andere set manipulatoren naar de scantunnelingsmicroscoopkamer, voer de microscoopkop in, die is afgekoeld tot negen graden Calvijn. Laat het monster 's nachts afkoelen tot negen graden voordat u de volgende stappen uitvoert en houd deze temperatuur tijdens de experimenten. Zodra het temperatuurevenwicht is bereikt, bereidt u de platina iridium-tips voor elk experiment door veldemissie op een één koperoppervlak dat is behandeld met verschillende rondes van sputteren en gloeien.Met behulp van de spanning toegepast op de piëzo elektrische materialen in de microscoop, verplaats het monster stadium uit te lijnen met de tip. Nader dan het monster. Zodra de tip is een paar angstroms uit de buurt van het monster en de tunneling huidige registers op de oscilloscoop, is het klaar voor het nemen van topografen.Hier is een 10 nanometer atoomresolutie topografische beeld van een ongetrainde ijzer tellurium enkel kristal. De atomaire structuur komt overeen met de telluriumatomen die na het kloven van het monster worden blootgesteld. De 4DA transformatie van de topografie toont vier scherpe pieken op de hoeken van het beeld langs de a en b richtingen die overeenkomen met de atomaire Bragg pieken.In tegenstelling tot de eerste afbeelding toont dit topografische beeld een topograaf verkregen met een magnetische punt. Unidirectionele strepen met een periodiciteit van tweemaal die van het rooster langs de a-as worden waargenomen. De 4DA transformatie van deze topograaf toont naast de Bragg pieken, een nieuw paar satelliet pieken, wat overeenkomt met de helft van de Bragg piek momenta en dus twee keer de echte ruimte golflengte.De nieuwe structuur komt overeen met de AFM streepvolgorde van de ijzeratomen net onder het oppervlak. Op sommige delen van de ongetrainde steekproef twee domein grenzen bestaan waar de kristalstructuur met de lange b-as en de bijbehorende AFM streep volgorde draaien 90 graden. Hier u een topograaf van 25 nanometer van een AFM twin domain grens observeren.De 4DA transformatie van deze regio toont twee paren van afm orde gemarkeerd door groene en gele cirkels. Elk magnetisch domein draagt bij aan slechts één paar pieken in de 4DA-transformatie. Voor het gespannen monster kan slechts één domein worden gezien als gevolg van de uniaxiale druk die op het monster wordt uitgeoefend.Hier wordt een grootschalige topografie getoond verspreid over een totale regio van ongeveer 1,75 micron bij 0,75 micron, wat meer dan twee keer het totale areaal is dat in de ongetrainde monsters wordt verdeeld. De 4DA-transformatie voor elke topograaf toont slechts één paar AFM-pieken die slechts één domein op dit gespannen monster aangeven. Het belangrijkste om te overwegen tijdens een poging deze procedure is uw uiteindelijke doel.Weten waarom je het toepassen van uniaxiale stam moet u begeleiden met betrekking tot de steekproef oriëntatie en hoeveel stam toe te passen. Na deze procedure kan een stamapparaat ook worden geïntegreerd met andere technieken zoals röntgendiffractie, resonerende elastische röntgenverstrooiing en hoekige opgeloste foto-emissiespectroscopie. SDM is een krachtige techniek die elektronen in kwantummaterialen visualiseert.En dit zijn materialen die zeer gevoelig zijn voor externe verstoringen zoals spanning, dus de uniaxiale stam geïntegreerde SDM-techniek zal het mogelijk maken om deze materialen elektronisch af te stemmen en de reactie op spanning te visualiseren met het uiteindelijke doel om supergeleiding te begrijpen.

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-probe Single-electron Capaciteit Spectroscopie

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

Fabricage van Gate-afstembare Grafeen Inrichtingen voor Scanning Tunneling Microscopy Studies met Coulomb Verontreinigingen

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

Visualiseren Hyporheic Flow Through bedforms behulp Dye Experimenten en Simulation

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

Uitgebreide karakterisatie van Extended Defecten in Semiconductor Materials door een 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

probing C<sub&gt; 84</sub&gt; Ingebedde Si-substraat met behulp van Scanning Probe Microscopy and 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 Gecontroleerde Manipulatie van enkele moleculen via een Scanning Probe Microscope met een 3D Virtual Reality Interface

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

Het bestuderen van dynamische processen van Nano-sized Objecten in Vloeistof met behulp van 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

Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

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

Precisie Frezen van koolstof nanobuis Bossen Met behulp van 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

Demonstratie van een Hyperlens-geïntegreerd Microscoop en super resolutie beeldvorming

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