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磁力显微镜阅读:101

  磁力显微镜(Magnetic force microscope.MFM)是一种原子力显微镜,通过磁性探针扫描磁性样品,检测探针和磁性样品表面的相互作用以重构样品表面的磁性结构。很多种类的磁性相互作用可以通过磁力显微镜测量,包括磁偶相互作用。磁力显微镜扫描经常使用非接触式的模式。

目录

结构

  磁力显微镜的主要结构:压电扫描仪
  在x,y和z方向上移动样品。
  通过不同方向上的电极施加电压。通常,每1到10nm1伏特。
  图像通过在样品表面进行缓慢的光栅扫描得以形成。
  扫描区域从几个到200微米。
  成像时间从几分钟到30分钟。
  根据悬臂材料的不同,悬臂恢复力常数从0.01到100N/m。
  磁性探针在灵敏的杠杆(悬臂)的一端,通常是涂油磁性材料的AFM探针。
  在过去,探针通过蚀刻镍之类的磁性材料获得。
  现在, 探针(探针悬臂)通过结合微加工和光刻技术来制造。因此,更小的探针得以制造,并且具有更好的操控性。
  悬臂可以由单晶硅,二氧化硅(SiO2), 或氮化硅(Si3N4)制造。 氮化硅悬臂探针模块通常更耐用,并且有更小的恢复力常数 (k)。
  探针被一层很薄(< 50nm) 的磁性薄膜(比如镍或钴),通常具有高抗磁性,因此探针的磁性状态(磁化强度M)不会在成像过程中改变。
  探针悬臂模块由共振频率相近的压电晶体以通常10K赫兹到1M赫兹的频率驱动。

简介

  在磁力显微镜的测量中,样品和探针之间的磁力可表述为
  其中是探针的磁矩,H是样品表面杂散磁场的磁,μ0是自由空间的磁导率。
  由于样本的杂散磁场可以影响探针的磁性状态,而探针的磁场也影响样本,磁力显微镜测量的解释并不是简单。例如,磁化探针的几何形状必须确定以便做定量分析。
  典型的分辨率可以达到30nm ,尽管10到20nm 也可以实现。

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