极端条件下高灵敏磁力显微镜的研制及应用

发布时间：2023-04-23 14:30

　　磁力显微镜(MFM)是一款强大的能在微观尺寸上研究物质表面磁性的成像仪器。它是从原子力显微镜演变而来,可以看成是配备有磁性探针的原子力显微镜的一种特殊成像模式。自从Martin等人于1987发明该仪器以来,MFM已在基础磁性材料科学以及现代磁存储器件领域取得了巨大的突破。例如,对多铁ErMn03中涡旋核周边铁电畴壁的磁成像,超导领域中vortices的直接成像及操控,以及我们在锰氧化物样品中观测到的反铁磁相从纯铁磁相中析出。现今而言,对MFM仪器本身的研究主要集中在:对成像结果定量分析,提升仪器成像质量,以及提升仪器可工作的磁场强度上。除此之外,随着微米甚至纳米尺度的小器件研究的兴起,一款能够定位到单个器件样品,在一个较大的温度范围以及强磁场条件下对其直接成像的MFM也显得尤为重要。基于以上考虑,我们自主设计了一款具有以上多项需求的多功能MFM。我们在这台MFM的基础上做了大量前沿样品测试工作。我们按照内容不同,将本文分为两部分。在第一部分中,我们首先简要介绍了 MFM(第一章),随后我们介绍了一款自主搭建的MFM仪器设备(第二章)。在第二部分中(第三到六章),我们展示了针对不同体系样...

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 磁力显微镜简介
    1.1 引言
    1.2 扫描隧道显微镜
        1.2.1 量子遂穿效应
        1.2.2 扫描元件部分
        1.2.3 扫描隧道显微镜的工作模式
        1.2.4 扫描隧道显微镜工作系统
    1.3 原子力显微镜
        1.3.1 原子力显微镜工作原理
        1.3.2 原子力显微镜工作模式及探针介绍
        1.3.3 原子力显微镜测量模式
    1.4 磁力显微镜
        1.4.1 磁力显微镜工作原理
        1.4.2 磁力显微镜的探针
        1.4.3 磁力显微镜的测量模式
    1.5 本章小结
    参考文献
第二章 自制磁力显微镜
    2.1 引言
    2.2 MFM扫描头部分
    2.3 MFM探针部分
    2.4 测量系统部分
    2.5 小结
    参考文献
第三章 超薄氧化物异质结中斯格明子的直接观测
    3.1 引言
    3.2 研究背景介绍
    3.3 样品生长以及实验部分
        3.3.1 样品生长与结构表征部分
        3.3.2 HAADF-STEM测量和分析
        3.3.3 PFM测量
        3.3.4 低温磁性与输运测量
        3.3.5 MFM的测量参数设置
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 BaTiO₃/SrRuO₃界面的上的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用
        3.4.2 BaTiO₃/SrRuO₃外延双层膜的生长和基本物理性质
        3.4.3 BaTiO₃/SrRuO₃异质结构中的拓扑霍尔效应
        3.4.4 微磁模拟
        3.4.5 BaTiO₃/SrRuO₃异质结构中的skyrmions的磁力显微镜测量
        3.4.6 绝热和非绝热近似中的拓扑霍尔效应
        3.4.7 铁电控制skyrmion属性
    3.5 总结与展望
    参考文献
第四章 高场下电子多重序的直接观测
    4.1 引言
    4.2 研究背景
    4.3 样品制备与表征
    4.4 MFM测量与数据分析
    4.5 小结
    参考文献
第五章 结构畴壁的诱导产生及其对相分离的限制作用
    5.1 引言
    5.2 研究背景
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 锰氧化物中电阻态的调控
        5.3.2 相分离状态随着温度的变化成像
        5.3.3 相分离随着磁场的演变
    5.4 COI相融化与重入的数值模拟分析
    5.5 实验部分
        5.5.1 样品生长以及结构,输运表征
        5.5.2 使用随机场Ising模型(RFIM)的数值模拟
    5.6 小结
    参考文献
第六章 LaCoO₃薄膜中铁磁相的成像观测
    6.1 引言
    6.2 背景介绍
    6.3 实验结果与分析
    参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3799898