NanoMOKE3是新代超高靈敏度磁強(qiáng)計(jì)和克爾顯微鏡，靈敏度高達(dá)10^-12emu，是研究磁性薄膜以及磁性微結(jié)構(gòu)理想的測(cè)量工具，在自旋/磁電子學(xué)、磁性納米技術(shù)、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器、GMR/TMR、記錄磁頭、磁傳感器等研究域有著廣泛的應(yīng)用。磁光克爾測(cè)試屬于光學(xué)測(cè)試，對(duì)樣品的振動(dòng)有著定的要求。傳統(tǒng)的低溫磁光克爾測(cè)試通常使用低振動(dòng)的液氦恒溫器來(lái)進(jìn)行，這種恒溫器往往不能兼容縱向和向磁光克爾測(cè)試，且使用者需要多次采購(gòu)和傳輸使用液氦，實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較繁瑣，也給實(shí)驗(yàn)室增加了大量液氦成本。

      2018年6月，Quantum Design在美國(guó)加福尼亞大學(xué)圣迭戈分校Ivan Schuller教授實(shí)驗(yàn)室成功安裝了套集成NanoMOKE3與5nm別超低振動(dòng)的Montana無(wú)液氦低溫恒溫器的磁光克爾測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了4.5K~325K下的縱向0.47T/向0.35T的磁光克爾測(cè)試，為低溫下的磁光克爾測(cè)試帶來(lái)了新的方向。

圖1 ：磁光克爾測(cè)試系統(tǒng)NanoMOKE3+Montana無(wú)液氦低溫恒溫器

設(shè)備集成外觀

      Schuller教授團(tuán)隊(duì)的研究方向之是制備和研究新型微納米結(jié)構(gòu)，如量子點(diǎn)、磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)、二維鐵磁線和維鐵磁鏈等。“低溫磁光克爾測(cè)試系統(tǒng)可靈活安裝配置樣品，允許我們進(jìn)行原位磁光和磁輸運(yùn)測(cè)試”，Nicolas Vargas研究員說(shuō)：“我們小組目前正在研究混合異質(zhì)結(jié)構(gòu)（V-Oxide/FM）在結(jié)構(gòu)相變（SPT）-溫度依賴性期間的磁性和反射率行為，這套系統(tǒng)的安裝，將對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)提供非常大的幫助。”

      設(shè)備安裝成功后，工程師對(duì)垂直磁各項(xiàng)異性薄膜Ta(4 nm)/Pt(10 nm)/CoFeB(0.6 nm)/Pt(2 nm)進(jìn)行了4.5K下的向克爾測(cè)試（如圖2所示），結(jié)果顯示該樣品在單次循環(huán)無(wú)平均下的噪聲僅為5%。隨后又對(duì)該薄膜進(jìn)行了4.5K下的克爾成像測(cè)試（如圖3所示），左上角顯示為飽和磁化時(shí)的成像，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)榇艌?chǎng)逐漸減小至反向飽和時(shí)的成像，可以明顯的觀察到磁疇的變化。

圖2：CoFeB薄膜4.5K下向克爾測(cè)試

左：60秒平均測(cè)試結(jié)果 右：?jiǎn)未窝h(huán)1秒（總測(cè)試時(shí)間）無(wú)平均測(cè)試結(jié)果

圖3：CoFeB 薄膜4.5K下的磁疇成像觀測(cè)

      除了向克爾測(cè)試，工程師還對(duì)坡莫合金微帶線（25-um 寬, 24-nm 厚）進(jìn)行了5.5K下的縱向磁光克爾測(cè)試（如圖4所示），結(jié)果顯示該樣品單次循環(huán)即可得到*的克爾測(cè)試信號(hào)，噪聲僅為3%。

圖4：坡莫合金微帶線5.5K下的縱向磁光克爾測(cè)試
左：微帶線結(jié)構(gòu) 中：60秒測(cè)試平均結(jié)果 右：?jiǎn)未窝h(huán)1秒無(wú)平均結(jié)果
 

      這套系統(tǒng)除了集成為低溫磁光克爾測(cè)試系統(tǒng)外，也可以分成室溫磁光克爾和低溫恒溫器等兩套系統(tǒng)單使用。已經(jīng)購(gòu)買了Montana C2恒溫器或者NanoMOKE3磁光克爾系統(tǒng)的用戶，也可以在此基礎(chǔ)上升為無(wú)液氦低溫磁光克爾測(cè)試系統(tǒng)！