瑞典皇家理工學院：自旋納米振蕩器磁力顯微鏡的研究
瑞典皇家理工學院Lyubov M. Belova研究員團隊提出了一種利用磁力顯微鏡(MFM)探測可操作磁納米器件空間輪廓的新方法。作者擴充了多頻調頻系統，增加了一個微波探測站，以在多頻調頻過程中提供與制作的器件同時的電和微波接觸。
本文亮點
1. 利用磁力顯微鏡(MFM)探測納米尺度自旋電子器件的空間分布；
2. 自旋霍爾納米振蕩器可以産生高強度的自旋波自激振蕩；
3. 開發了一種MFM系統，在MFM過程中增加了一個微波探針站，使電和微波特性達到40 GHz；
研究背景
作者展示了一種利用MFM探測可操作的納米級自旋電子器件——自旋霍爾納米振蕩器(SHNO)的空間輪廓的新方法，該自旋霍爾納米振蕩器可以産生高強度的自旋波自激振蕩，使微波在磁學和神經形态計算中的新應用成為可能。
自旋轉移轉矩(STT)驅動的自旋波激振已經成為近十年來的一個重要研究領域，無論是從基本的角度，還是從自旋電子器件(如STNOs和SHNOs)的應用前景來看，都是一個重要的研究領域。這些納米尺寸的器件因其在納米電路中用作高頻信号發生器、傳感器、生物傳感器和最近的計算裝置的潛力而引起了相當大的關注。是以，需要新的方法和技術來描述這些類型的裝置，以更好地了解它們的操作規格。
作者開發了一種多頻調頻系統，通過增加一個微波探測站，在多頻調頻過程中允許高達40 GHz的電和微波表征。基于NiFe/Pt雙分子層的納米二氧化钛(shnos)的設計與所開發的系統相容，使用Co磁力顯微鏡探針進行掃描，探針具有10 nm的空間MFM分辨率，同時有足夠的直流電流誘導自振蕩。結果表明，該方法為可操作納米振蕩器的表征和納米級磁場成像提供了一條有前途的途徑。
圖文導讀
圖1: SHNO器件:(a)示意圖和(b)納米收縮的SEM圖像。(c)最終器件在傳統設計中的光學顯微鏡圖像，頂部接觸共面波導(長度為D)提供了SHNO的電接入。
圖2: 模拟電流密度和誘導Oe SHNO裝置領域：(a)的詳細仿真結果的分量的電流密度；(b)的x分量鋤頂部的Pt為Idc馬等于6層nanoconstriction-based SHNO dNC的收縮寬度為300海裡。
圖3: (a)微波調頻系統由兩部分組成:一是帶VFM2可變場子產品的微波調頻台，二是帶微波探針的微操作器;第三:bias-T;四:放大器;V:顯微鏡照相機。(b)俯視圖I: GSG微波探頭，II:安裝在VFM2上的器件，面内角為φ = 24°;(c) MFM掃描過程中，I: MFM頭部在舞台上方，II:微操作器側面圖。
圖4: 輸出頻譜MFM操作SHNO和3 d仿真的過程:(a)輸出光譜的nanoconstriction-based SHNO缢痕寬度的dNC = 150 nm和Idc = 2.7 mA在外部領域H = 500 Oe的平面角度φ= 24°。(b)的3 d圖模拟nanoconstriction-based SHNO dNC = 300海裡x分量的鋤頭(相同的範圍如圖2 (b))的頂部Pt Idc馬= 6層,其中tetrahedral-shaped公司磁力顯微鏡小費10納米空間MFM分辨率掃描操作裝置。
圖5: AFM和MFM結果:AFM nanoconstriction-based SHNO dNC的收縮寬度= 300 nm和相應的MFM下面的應用領域和輸入電流(a) H = 800 Oe和Idc馬= 6 (b) H = 800 Oe和Idc = + 6,和(c) H = 1600 Oe和Idc = + 6。所有結果的外場平面内角為φ = 24°。
