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

Pa anerkjenner støtte fra det amerikanske National Science Foundation (NSF) karriere under prisen. DMR-1654482. Materielle syntese ble utført med støtte fra den polske National Science Centre grant No 2011/01/B/ST3/00425.

Merk: U-formet kroppen er laget av 416-grade rustfritt stål, som er stiv og har en lav koeffisient av termisk ekspansjon (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), i forhold til ~17.3 μm/(m∙°C) for 304 grade rustfritt stål.
1. mekanisk uniaxial-belastning enhet
<ol><li>Rense U-formet enheten, mikrometer skruene (1-72 tilsvarende 72 rotasjoner per tomme), Belleville våren diskene og base platen sonicating dem separat i aceton først og deretter i isopropanol, i 20 minutter hver, i en ultralydbad sonic...

<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 operasjoner må flytte prøvene til og innenfor STM utføres ved hjelp av sett med armen manipulators. STM vedlikeholdes ved lave temperaturer av flytende nitrogen og flytende helium og prøven kjøles ned i minst 12 h før kontaktet. Dette gjør utvalget og mikroskopet temperaturen å nå termisk likevekt. For å isolere elektrisk og akustisk støy, er STM plassert i en akustisk og radiofrekvens skjermet rom. Mikroskopet hodet er ytterligere suspendert fra kilder for optimalisert instrumental stabilitet. Eksempel s...

Høytemperatur-superleder i cuprates og jern-baserte superconductors er en spennende tilstand av quantum spørsmål1,2. En stor utfordring i forståelse superleder er ulike brutt symmetri stater, som elektroniske nematic og smectic faser (som bryter rotasjons- og translasjonsforskning symmetrier elektronisk statene), med lokalt sammenvevd natur superleder3,4,5,6,7. Manipulasjon og bevisst tuning av disse ødelagt symmetri statene er et avgjørende mål mot forstå og kontrollere superleder.
Kontrollert belastning, både uniaxial og biaxial, er en veletablert teknikk å tune kollektive elektronisk statene i kondensert saken systemer8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Denne rene tuning, er uten innføringen av lidelse gjennom kjemiske doping, vanlig i ulike typer eksperimenter for å tune bulk elektroniske egenskaper23,24,25,26 . For eksempel uniaxial Press har vist seg for å ha enorm effekt på superleder i Sr2RuO413 og cuprates27 og på strukturelle, magnetisk, og nematic fase overganger av jern-baserte superconductors 10 , 14 , 28 , 29 og ble nylig demonstrert i innstiller SmB624topologisk statene. Men har bruk av belastning i overflaten-sensitive teknikker, som STM og vinkel-løst photoemission spektroskopi (ARPES), vært begrenset til i situ dyrket tynne filmer på umake underlag26,30. Den store utfordringen med belastning gjelder enkelt krystaller overflaten-sensitive eksperimenter er behovet for å holde seg anstrengt prøvene i av beryllium vakuum (UHV). I de siste årene er en alternativ retning til epoxy en tynn prøve piezo stabler9,10,18,31 eller plater med annen koeffisientene til termisk ekspansjon19 ,32. Men i begge tilfeller er omfanget av anvendt belastningen ganske begrenset.
Her viser vi bruk av romanen uniaxial-belastning som tillater forskere å brygge en prøve (kompresjons belastning) uten begrensninger og samtidig visualisere overflaten strukturen med STM (se figur 1). Som et eksempel, bruker vi enkelt krystaller av Fe1 +yTe, hvor y = 0.10, den overordnede sammensatt av jern chalcogenide superconductors (y er overflødig konsentrasjonen). Under TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe overganger fra en høy temperatur spinn tilstand i en lav temperatur antiferromagnetic tilstand med en bicollinear stripe magnetiske ordre26,33 ,34 (se figur 3A, B). Magnetisk overgangen er ytterligere ledsaget av en strukturell overgang fra tetragonal til monoclinic26,35. I-flyet AFM rekkefølgen danner detwinned domener med spin struktur peker lang b-retning orthorhombic struktur34. Ved å visualisere AFM ordren med spin-polarisert STM, vi undersøke domenestrukturen toveis i unstrained Fe1 +yTe prøver og observere deres overgang til en enkelt stor domenenavn under brukt press (se skjematisk i Figur 3 C-E). Disse eksperimentene viser vellykket overflaten tuning av enkelt krystaller med uniaxial-belastning enhet presenteres her, cleaving prøven, og samtidig avbilding av overflaten strukturen med skanning tunnelering mikroskopet. Figur 1 viser skjematisk tegninger og bilder av mekanisk belastning enheten.

<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

Forsøk på å forstå korrelert elektroniske systemer har presset grensene for eksperimentell mål mot utviklingen av nye eksperimentelle teknikker og metoder. Her bruker vi en roman hjemmebygde uniaxial-belastning enhet integrert i våre variabel temperaturkontroll scanning tunneling mikroskop som kan vi controllably manipulere i flyet uniaxial belastning i prøver og undersøke sine elektronisk svar på atomic skalaen. Bruker scanning tunneling mikroskopi (STM) med spin-polarisering teknikker, vi visualisere antiferromagnetic (AFM) domener og deres Atom-strukturen i Fe1 +yTe prøver, den overordnede sammensatt av jern-baserte superconductors, og demonstrere hvordan disse domenene reagerer anvendt uniaxial belastning. Vi observerer ved hjelp av AFM domener i unstrained utvalget, med en gjennomsnittlig domene størrelse på ~ 50-150 nm, overgang til en enkelt enveis domene under anvendt uniaxial press. Resultatene presenteres her åpne en ny retning for å utnytte en verdifull tuning parameter i STM, samt andre spektroskopiske teknikker, både for tuning elektronisk egenskapene for inducing symmetri bryte i quantum materiale systemer.

STM topographs ble målt i konstant gjeldende modus med en setpoint skjevhet av-12 meV på prøven og en setpoint på-1.5 nA samlet på spissen. PT-Ir tips ble brukt i alle eksperimentene. For å oppnå spin-polarisert STM, må skanning tunnelering mikroskop spissen være belagt med magnetisk atomer, som kan være ganske utfordrende. I dette tilfellet å studere Fe1 +yTe, gir prøven selv en enkel måte å oppnå dette. De overskytende strykejern (y...

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 Uniaxial-belastning manipulering av Antiferromagnetic domener i Fe1 +YTe med en Spin-polarisert Scanning Tunneling mikroskopet

Bruke uniaxial belastning kombinert med spin-polarisert skanning tunnelering mikroskopi, vi visualiserer og håndterer antiferromagnetic domenestruktur Fe1 + yTe, den overordnede sammensatt av jern-baserte superconductors.

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

Denne protokollen er betydelig fordi det er en visualisering av integreringen av uniaxial-stammeenheten med skanning av tunnelering mikroskopi. Det innebærer både å bruke belastning og visualisere manipulering av strukturelle domener i SDM. Den største fordelen med denne teknikken er at det gir økt mengder belastning siden det er en mekanisk enhet.Det er overflateeffekter kan visualiseres ved hjelp av skanning tunnelering mikroskopi. I høy temperatur superledere ved bevisst tuning og manipulering av ødelagte symmetri tilstander, kan man kontrollere og forstå superledningsevne. Denne prosessen kan brukes på materiale forutsatt at det er en enkelt krystall, og den er SDM-kompatibel.Det er mye enhetstesting for å bestemme oppsettets respons på varierende forhold, inkludert hvor mye belastning som kan oppnås. Det er et svært utfordrende eksperiment hvor tålmodighet og absolutt forståelse av hva du gjør er nøkkelen. Visuell demonstrasjon av denne prosessen er kritisk, da den gir et innblikk i å lage og bruke den beskrevne enheten med SDM som er en kompleks prosess.For å begynne, demonter den u-formede enheten og legg den i aceton. Rengjør enheten, mikrometerskruene, Belleville-fjærskivene og bunnplaten ved å sonikere dem i 20 minutter. Deretter overfører du dem til isopropanol og sonikerer dem i ytterligere 20 minutter.Når du er ren, stek enhetskomponentene i en ovn i 15 til 20 minutter for å kvitte seg med eventuelle vannrester og degas. Deretter, ved hjelp av et skarpt barberblad, kutt jern tellurium prøven til en millimeter med to millimeter med 0,1 millimeter i størrelse. Til slutt monterer du delene sammen.Åpningen inne i u er en millimeter og kan justeres mindre eller stor av et par mikrometerskruer plassert på sidene av enheten. I to separate retter, bland sølv epoxy og ikke-ledende epoxy i henhold til instruksjonene på epoksy datablad. Deretter påfør et tynt lag av sølv epoxy for å skape en elektrisk kontakt og montere prøven over en millimeter gapet slik at den lange aksen er orientert langs b-aksen av jern tellurium prøven.Plasser prøveholderen og prøven i en konveksjonsovn og stek dem i 15 minutter for igjen å kurere epoksyen. Når prøven er avkjølt, dekk de to sidene med ikke-ledende epoksy slik at prøven støttes godt på enheten. Deretter plasserer du den tilbake i ovnen for å kurere epoksyen.Bruk et optisk mikroskop, undersøk plasseringen av prøven fra alle vinkler for å se etter parallell justering av sidene av prøven med gapet. Med alt nå forberedt, begynn å påføre kompresjonsbelastning ved å rotere mikrometerskruen 50 grader mens du observerer overflaten av prøven. Det skal ikke være sprekker eller bøying av prøven etter at trykket er påført.Skru deretter enheten inn i bunnplaten. Når den er sikret, påfør et tynt lag med sølv epoxy fra bunnplaten på den u-formede enheten for å skape elektrisk kontakt mellom prøven og platen. Plasser prøven i ovnen for å kurere epoksyen.Når den er avkjølt, kontrollerer du den elektriske kontakten ved hjelp av et multimeter. Deretter bruker du et tynt lag av ikke-ledende epoxy til å lime en aluminiumspost på prøven slik at den er vinkelrett på ab cleaving planet. Innleggene skal ha samme størrelse som prøven.Når innlegget er riktig plassert, stek den monterte enheten til epoksyen er herdet. Først overfører du enheten til skannetunnelmikroskopet ved å plassere den i lastedokken til den variable temperaturen, ultrahøy vakuumskanningstunnelmikroskop. Bruk en armmanipulator til å slå av aluminiumsstolpen i ultrahøyt vakuum ved romtemperatur for å eksponere en nyklyset overflate.Umiddelbart overføre enheten in situ med et annet sett med manipulatorer til skanning tunneling mikroskop kammer, inn i mikroskophodet, som har blitt avkjølt til ni grader Calvin. La prøven avkjøles til ni grader over natten før du utfører de neste trinnene og opprettholder denne temperaturen under forsøkene. Når temperaturlikevekten er nådd, forberede platina iridium tips før hvert eksperiment ved feltutslipp på en en en kobber overflate som har blitt behandlet med flere runder med sputtering og annealing.Bruk spenningen som brukes på piezo elektriske materialer i mikroskopet, flytt prøvestadiet for å justere med spissen. Deretter nærmer du prøven. Når spissen er noen angstroms unna prøven og tunnelstrømmen registrerer på oscilloskopet, er det klart for å ta topografer.Her er en 10 nanometer atomoppløsning topografisk bilde av en utrent jern tellurium enkelt krystall. Atomstrukturen sett tilsvarer telluriumatomer som er utsatt etter cleaving prøven. 4DA-transformeringen av topografien viser fire skarpe topper i hjørnene av bildet langs a- og b-retningene som tilsvarer atom-Bragg-toppene.I motsetning til det første bildet viser dette topografiske bildet en topograf oppnådd med en magnetisk spiss. Enveisstriper med en periodicitet på dobbelt så mye som gitteret langs en akse observeres. 4DA-transformeringen av denne topografen viser i tillegg til Bragg-toppene, et nytt par satellitttopper, tilsvarende halvparten av Bragg peak momenta og derfor dobbelt så stor rombølgelengde.Den nye strukturen tilsvarer AFM stripe rekkefølgen av jernatomer like under overflaten. På noen deler av de utrente prøven finnes det to domenegrenser der krystallstrukturen med den lange b-aksen og den medfølgende AFM-striperekkefølgen roterer 90 grader. Her kan du observere en 25 nanometer topograph av en AFM twin domene grense.4DA-transformeringen av denne regionen viser to par AFM-ordre uthevet av grønne og gule sirkler. Hvert magnetisk domene bidrar til bare ett par av toppene i 4DA-transformeringen. For den anstrengte prøven kan bare ett enkelt domene ses som et resultat av det enaksiale trykket som brukes på prøven.Her vises en storstilt topografi som strekker seg over en total region på ca. 1,75 mikron med 0,75 mikron, noe som er mer enn dobbelt så stort som det totale arealet som strekkes i de utrente prøvene. 4DA-transformeringen for hver topograf viser bare ett par AFM-topper som bare indikerer ett enkelt domene på denne anstrengte prøven. Det viktigste å vurdere mens du prøver denne prosedyren er ditt endelige mål.Å vite hvorfor du bruker uniaxial belastning bør veilede deg om prøveretning og hvor mye belastning du skal bruke. Etter denne prosedyren kan en stammeenhet også integreres med andre teknikker som røntgendiffraksjon, resonans elastisk røntgenspøsing og kantete løst fotoemisjonsspektroskopi. SDM er en kraftig teknikk som gjør det mulig å visualisere elektroner i kvantematerialer.Og dette er materialer som er svært følsomme for eksterne perturbasjoner som belastning, slik at den enaksiale belastningen integrert SDM-teknikken vil tillate en å elektronisk justere disse materialene og visualisere responsen på belastning med det endelige målet om å 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

Skanning-probe Single-elektron Kapasitans 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

Fabrikasjon av Gate-tunbare Graphene enheter for scanning tunneling mikroskopi Studier med Coulomb Urenheter

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

Visualisering Hyporheic Flow Through Bedforms Bruke 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 av Extended Defekter i halvledermaterialer av en scanning elektronmikroskop

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

Verifiserer C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si underlaget med Scanning Probe Mikroskopi 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

Hånd Kontrollert Manipulering av enkle molekyler via en Scanning Probe Microscope med en 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

Studerer dynamiske prosesser av Nano store objekter i flytende ved hjelp av skanning transmisjonselektronmikroskopi

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

Skanning SQUID Study of Vortex Manipulasjon av Local 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 Fresing av karbon nanorør Forests av lavtrykk Scanning elektronmikroskopi

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

Demonstrasjon av en Hyperlens-integrert mikroskop og super-oppløsning Imaging

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