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. erkänner stöd från den amerikanska National Science Foundation (NSF) karriär under award nej. DMR-1654482. Material syntes genomfördes med stöd av den polska nationella Science Centre grant nr 2011/01/B/ST3/00425.

Obs: Den U-formade kroppen är gjord av 416-rostfritt stål, som är stel och har en låg värmeutvidgningskoefficient (CTE), ~9.9 μm/(m∙°C), jämfört med ~17.3 μm/(m∙°C) för rostfritt stål 304-grade.
1. mekaniska enaxiella-stam-enhet
<ol><li>Rengör enhetens U-formad, Mikrometern skruvar (1 – 72 motsvarande 72 rotationer per tum), Belleville våren diskarna och bottenplattan av sonicating dem separat i aceton först och sedan i isopropanol, 20 minuter vardera, i ett ultraljudsb...

<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>

Alla åtgärder som krävs för att flytta proven in och innanför STM utförs med uppsättningar av arm manipulatorer. STM upprätthålls vid låga temperaturer av flytande kväve och flytande helium, och provet kyls ner för minst 12 h innan att vara närmade. Detta tillåter prov och Mikroskop temperaturen nå termisk jämvikt. För att isolera elektriska och akustiska buller, är STM placerad i en akustisk och radiofrekvens skärmade rum. Mikroskopet huvudet är ytterligare upphängd fjädrar för optimerad instrumen...

Hög temperatur supraledning i cuprates och järn-baserade supraledare är en spännande quantum fråga1,2. En stor utmaning att förstå supraledning är olika symmetribrott stater, såsom elektroniska nematic och smectic faser (som bryter roterande och translationell symmetrier av elektroniska påstår), med lokalt sammanflätade natur supraledning3,4,5,6,7. Manipulation och avsiktlig tuning av dessa symmetribrott stater är ett viktigt mål mot förståelse och kontroll av supraledning.
Kontrollerad stam, både enaxiella och biaxiell, är en väl etablerad teknik för att finjustera de kollektiva elektroniska staterna i kondenserade materiens system8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22. Denna rena tuning, används utan införandet av sjukdom genom kemiska dopning, ofta i olika typer av experiment för att finjustera bulk elektroniska egenskaper23,24,25,26 . Till exempel har enaxiella trycket visat sig ha en enorm effekt på supraledning i Sr2RuO413 och cuprates27 och på strukturella, magnetiska, och nematic fasövergångar av järn-baserade supraledare 10 , 14 , 28 , 29 och visades nyligen i tuning topologiska påstår av SmB624. Användning av stam i ytan-känsliga tekniker, såsom STM och vinkel-löst photoemission spektroskopi (ARPES), har dock varit begränsad till i situ-odlade tunna filmer på avvikande substrat26,30. Den stora utmaningen med att tillämpa stam till enstaka kristaller i ytan-känsliga experiment är behovet av att klyva de ansträngda proverna i ultrahög vakuum (UHV). Under de senaste åren, har en alternativ riktning varit att epoxi tunn prov på piezo stackar9,10,18,31 eller på tallrikar med olika koefficienter av termisk expansion19 ,32. Men i båda fallen är omfattningen av tillämpad stammen ganska begränsad.
Här visar vi användning av en roman mekaniska enaxiella-anstränga enhet som tillåter forskare att sila ett prov (tryckkraft stam) utan begränsningar och samtidigt visualisera dess ytstruktur som använder STM (se figur 1). Som ett exempel, vi använder enkristaller av Fe1 +yTe, där y = 0,10, modersubstansen av de järn chalcogenide superconductors (y är överflödigt järn koncentration). Nedan TN = ~ 60 K, Fe1 +yTe övergångar från en hög temperatur paramagnetiskt tillstånd till en låg temperatur Antiferromagnetisk stat med en bicollinear rand magnetiska ordning26,33 ,34 (se figur 3A, B). Magnetiska övergången är ytterligare åtföljs av en strukturell övergång från tetragonala monoklina26,35. I-plane AFM ordning bildar detwinned domäner med spin strukturen pekar längs den långa b-riktningen av det Ortorombiska struktur34. Genom att visualisera AFM ordning med spin-polariserade STM, vi sond den dubbelriktade domänstrukturen i otränat Fe1 +yTe prover och observera deras övergång till en enda stor domän tillämpad påfrestningar (se schematiskt i Figur 3 C-E). Dessa experiment visar framgångsrik yta trimning av enstaka kristaller använder enaxiella-anstränga enheten presenteras här, den klyva av provet och den samtidiga avbildning av sin ytstruktur med sveptunnelmikroskop. Figur 1 visar schematiska ritningar och bilder av enhetens mekaniska påfrestningar.

<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

Strävan att förstå korrelerade elektroniska system har drivit gränserna för experimentella mätningar mot utveckling av nya experimentella tekniker och metoder. Här använder vi en roman hembyggda enaxiella-anstränga anordning integrerad i vår variabel temperatur scanning tunneling Mikroskop som gör det möjligt för oss att controllably manipulera i-plane enaxiella stam i prover och undersöka deras elektroniska svar på den atomära skalan. Med scanning tunneling microscopy (STM) med spin-polarisering tekniker, vi visualiserar Antiferromagnetisk (AFM) domäner och deras atomstruktur i Fe1 +yTe prover, modersubstansen av järn-baserade superconductors, och demonstrera hur dessa domäner bemöta tillämpad enaxiella stam. Vi observerar dubbelriktat AFM domäner i otränat urvalet, med en genomsnittlig domän storlek på ~ 50-150 nm, att övergången till en enkelriktad domän tillämpad enaxiella ansträngd. Resultaten presenteras här öppnas en ny riktning för att utnyttja en värdefull trim parameter i STM, liksom andra spektroskopiska tekniker, både för finjustering av de elektroniska egenskaperna när det gäller inducerande symmetri bryter i quantum materialsystem.

STM topographs mättes i konstant nuvarande läge med en setpoint bias av-12 meV tillämpas på provet och en setpoint nuvarande för -1,5-nA som samlas på spetsen. PT-Ir tips användes i alla experiment. För att uppnå spin-polariserade STM, har scanning tunneling Mikroskop spetsen till vara belagd med magnetiska atomer, som kan vara ganska krävande. I detta fall att studera Fe1 +yTe, ger provet själv ett enkelt sätt att uppnå detta. Den överskjutand...

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

Visualisera enaxiella-anstränga Manipulation av Antiferromagnetisk domäner i Fe1 +YTe med en Spin-polariserade Scanning Tunneling mikroskopet

Använda enaxiella stam kombinerat med spin-polariserade scanning tunneling microscopy, vi visualiserar och manipulera den Antiferromagnetisk domänstrukturen FE1 + yTe, modersubstansen av järn-baserade supraledare.

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

Detta protokoll är betydande eftersom det är en visualisering av integrationen av uniaxial-stam enheten med scanning tunneling mikroskopi. Det handlar om att både tillämpa stam och visualisera manipulering av strukturella domäner i SDM. Den största fördelen med denna teknik är det möjliggör ökade mängder av stam eftersom det är en mekanisk enhet.Det är yteffekter kan visualiseras med hjälp av scanning tunnelmikroskopi. I högtemperatursuperledare genom att avsiktligt trimma och manipulera brutna symmetristater kan man styra och förstå supraledning. Denna process kan tillämpas på alla material förutsatt att det är en enda kristall och det är SDM-kompatibel.Det finns en hel del enhetstester för att bestämma set-up svar på olika villkor, inklusive hur mycket belastning kan uppnås. Det är ett mycket utmanande experiment där tålamod och absolut förståelse för vad du gör är nyckeln. Visuell demonstration av denna process är kritisk, eftersom det ger en inblick i att göra och använda den beskrivna enheten med SDM som är en komplex process.Till att börja med isär den u-formade enheten och placera den i aceton. Rengör enheten, mikrometerskruvarna, Belleville-fjäderskivorna och basplattan genom att sonikera dem i 20 minuter. Sedan överföra dem till isopropanol och sonikera dem i ytterligare 20 minuter.När ren, baka enheten komponenter i en ugn i 15 till 20 minuter för att bli av med vattenrester och att avgasa. Sedan, med hjälp av ett vasst rakblad, skär järnet tellurium provet till en millimeter med två millimeter med 0,1 millimeter i storlek. Montera slutligen ihop delarna.Öppningen inuti u är en millimeter och kan stämmas mindre eller stora av ett par mikrometerskruvar som finns på sidorna av enheten. I två separata rätter, blanda silver epoxi och icke-ledande epoxi enligt instruktionerna på epoxidatabladen. Applicera sedan ett tunt lager silverepoxi för att skapa en elektrisk kontakt och montera provet över en millimeters mellanrum så att dess långa axel är orienterad längs järns telluriumprovets b-axel.Placera provhållaren och prov i en konvektionsugn och grädda dem i 15 minuter för att återigen bota epoxin. När provet har svalnat, täck dess två sidor med icke-ledande epoxi så att provet har ett ordentligt stöd på enheten. Sedan, placera tillbaka den i ugnen för att bota epoxi.Med hjälp av ett optiskt mikroskop, undersöka provets position från alla vinklar för att kontrollera om provets sidors sidor med mellanrummet stämmer upp parallellt. Med allt nu beredd, börja tillämpa tryckspänningsstam genom att rotera mikrometerskruven 50 grader medan du observerar ytan av provet. Det ska inte finnas några sprickor eller böjning av provet efter det att trycket applicerats.Därefter skruva enheten i basplattan. När de har säkrats, applicera ett tunt lager silverepoxi från basplattan på den u-formade enheten för att skapa elektrisk kontakt mellan provet och plattan. Placera provet i ugnen för att bota epoxin.När svalnat, kontrollera den elektriska kontakten med hjälp av en multimeter. Använd sedan ett tunt lager av icke-ledande epoxi för att limma en aluminiumpost på provet så att det är vinkelrätt mot ab cleaving planet. Inläggen ska ha samma storlek som provet.När stolpen är rätt placerad, baka den monterade enheten tills epoxin är härdad. För det första överför du enheten till sveptunnelmikroskopet genom att placera den i lastkajen av det variabla temperatur, ultrahögt vakuumskanningstunnelmikroskop. Med hjälp av en arm manipulator, slå bort aluminium post i ultra-hög vakuum i rumstemperatur för att exponera en nyklyvenerad yta.Omedelbart överföra enheten på plats med en annan uppsättning manipulatorer till scanning tunnelmikroskop kammare, in i mikroskop huvudet, som har kylts ner till nio grader Calvin. Låt provet svalna till nio grader över natten innan du utför nästa steg och bibehåll denna temperatur under experimenten. När temperaturjämvikten har uppnåtts, bereder du platina iridiumspetsarna före varje experiment genom fältutsläpp på en en kopparyta som har behandlats med flera sputterings- och glödgningsomgångar.Med hjälp av den spänning som appliceras på piezo elektriska material i mikroskopet, flytta provstadiet för att anpassa sig till spetsen. Närma dig sedan provet. När spetsen är några ångströms bort från provet och tunnelströmsregister på oscilloskopet är det redo för att ta kretsmönster.Här är en 10 nanometer atomupplösning topografisk bild av en otränad järn tellurium enda kristall. Den synliga atomstrukturen motsvarar de telluriumatomer som exponeras efter att provet klyvts. Topografins 4DA-transform visar fyra skarpa toppar i hörnen på bilden längs a- och b-riktningarna som motsvarar de atomära Braggtopparna.I motsats till den första bilden visar denna topografiska bild en kretsmönster som erhållits med en magnetisk spets. Enkelriktade ränder med en periodicitet på två gånger så stor som för gitter längs en axel observeras. Den 4DA transform av denna kretsmönster visar förutom Bragg toppar, ett nytt par satellit toppar, motsvarande halva Bragg topp momenta och därför två gånger den verkliga rymden våglängd.Den nya strukturen motsvarar AFM randordningen av järnatomerna strax under ytan. På vissa delar av de ej utsträvna provtvillingdomängränserna finns där kristallstrukturen med den långa b-axeln och den medföljande AFM-randordningen roterar 90 grader. Här kan du observera en 25 nanometers kretsmönster av en AFM twin domän gräns.Den 4DA omvandla av denna region visar två par AFM ordning markeras av gröna och gula cirklar. Varje magnetisk domän bidrar till endast ett par av topparna i 4DA-transformeringen. För det ansträngda provet kan endast en enskild domän ses som ett resultat av det enaxiala trycket som appliceras på provet.Här visas en storskalig topografi som spänner över en total region på cirka 1,75 mikrometer med 0,75 mikrometer, vilket är mer än dubbelt så stort som den totala ytan som spänner över i de otränade proverna. 4DA-transformeringen för varje kretsograf visar bara ett par AFM-toppar som bara anger en enda domän på detta ansträngda prov. Det viktigaste att tänka på medan du försöker detta förfarande är ditt slutmål.Att veta varför du tillämpar uniaxial stam bör vägleda dig om provet orientering och hur mycket stam att tillämpa. Efter detta förfarande, en stam enhet kan också integreras med andra tekniker såsom röntgendiffraktion, resonant elastisk röntgenspridning, och vinkelupprättade fotoemission spektroskopi. SDM är en kraftfull teknik som gör det möjligt för en att visualisera elektroner i kvantmaterial.Och dessa är material som är mycket känsliga för externa perturbations såsom stam, så den uniaxiala stammen integrerad SDM teknik kommer att tillåta en att elektroniskt ställa in dessa material och visualisera svaret på påfrestningar med det slutliga målet att förstå supraledning.

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-sond Single-elektron kapacitans 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

Tillverkning av Gate-avstämbara grafen enheter för sveptunnelmikroskopi Studier med Coulomb Föroreningar

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 hyporheiska Flöde genom Bedforms Använda Dye Experiment och 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

Omfattande karakterisering av Extended Defekter i Halvledarmaterial med en svepelektronmikroskop

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; -embedded Si substrat med användning av svepspetsmikroskopi och 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 Kontrollerad Manipulering av enskilda molekyler via en Scanning Probe mikroskop med en 3D Virtual Reality-gränssnitt

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

Studera dynamiska processer av Nano stora objekt i Liquid använder Scanning transmissionselektronmikroskopi

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 Studie av Vortex Manipulation av Lokalt 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 Fräsning av Nanorör skogar Använda Lågtrycks Svepelektronmikroskopi

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 av en Hyperlens-integrerat Mikroskop och super-upplösning Imaging

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