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Magnicon产品在单个交换偏压高合金纳米管的磁化反转（Magnetization reversal of an individual exchange biased permalloy nanotube）的应用介绍： 磁性纳米结构的制备和表征是由广泛的应用所驱动的，包括它们作为高密度磁性存储介质的使用、作为磁性传感器，或作为高分辨率磁性成像中的探针。对于更高密度存储、更敏感的传感器和更高分辨率成像的需求，推动了磁体尺寸深入到纳米尺度。在这些长度尺度上，磁化配置的稳定性强烈依赖于几何形状、缺陷和微小的污染水平。这种对不完美的敏感性使得实现理想化的系统，如铁磁性棒和管，变得特别具有挑战性。此外，由于每个纳米磁体的总磁矩很小，传统的磁测量技术没有足够的灵敏度来测量单个纳米结构。因此，它们的磁性质测量通常是在大量集合体上进行的，这些集合体中的纳米磁体具有尺寸、形状和方向的分布，并且——根据密度——可能相互作用。这些复杂情况共同使得准确表征稳定的磁化配置和反转过程变得困难。 为了获得对铁磁性纳米管（NTs）磁性质的清晰理解，因此研究单个样品是有利的。铁磁性NTs特别有趣，因为它们没有磁性核心。这种几何结构可以使磁通闭合磁化配置比单畴状态更有利。磁通闭合配置预计能够实现快速且可重复的磁化反转，并且它们产生的杂散磁场最小，从而减少了附近纳米磁体之间的相互作用。因此，我们使用一种混合磁力计测量了单个镍铁合金（Py）NT的磁化和杂散场滞后。该磁力计结合了用于动态悬臂磁力计（DCM）的灵敏机械传感器和用于测量杂散磁场的纳米级SQUID（nanoSQUID）。这种测量技术首次由Buchter等人在单个镍NTs上展示，他们揭示了形态缺陷在改变实际铁磁性 NTs从理论理想状态的反转过程中的重要性。 在这里，我们研究了单个Py NTs。制造过程基于蒸发而不是用于Ni NTs10的原子层沉积，并提供了具有光滑表面的多晶Py NTs，其形态更接近理想化的管。尽管Py NTs的几何完美，但测量的低温滞后曲线显示，薄交换耦合的氧化物改变了反转过程11。由于氧化物很薄——可能小于5纳米——这些效应只出现在低于20 K的温度下。氧化物的作用只有在混合磁极对单个NTs的敏感性下才是显而易见的，因为平均效应可能会破坏NT整体的常规测量中的行为。如此薄的氧化层对磁反转的强烈影响，表明了获得进一步控制铁磁制造的重要性NTs.At同时，结果表明工程氧化层可用于固定或以其他方式控制磁性NTs的磁性构型。 在这里，我们研究了单个Py NTs。制造过程基于蒸发而不是用于Ni NTs10的原子层沉积，并提供了具有光滑表面的多晶Py NTs，其形态更接近理想化的管。尽管Py NTs的几何完美，但测量的低温滞后曲线显示，薄交换耦合的氧化物改变了反转过程11。由于氧化物很薄——可能小于5纳米——这些效应只出现在低于20 K的温度下。氧化物的作用只有在混合磁极对单个NTs的敏感性下才是显而易见的，因为平均效应可能会破坏NT整体的常规测量中的行为。如此薄的氧化层对磁反转的强烈影响，表明了获得进一步控制铁磁制造的重要性NTs.At同时，结果表明工程氧化层可用于固定或以其他方式控制磁性NTs的磁性构型。 在我们的混合磁力计中，单晶硅悬臂梁有两个用途：1）作为NT的DCM测量中的扭矩传感器；2）作为定位NT的平台，使得其尖端的杂散磁场与纳米SQUID耦合。它长105微米，宽4微米，厚0.1微米，并在其末端有一个1微米厚、18微米长的质量块，以抑制高阶模式。 NT尖端的悬臂梁在真空室内的He3制冷机底部的温度可变的纳米SQUID上方以摆动几何形状悬挂。该系统能够达到低至0.3 K的温度和沿悬臂梁长轴（ˆz）方向高达6 T的磁场。悬臂梁的偏转读取是通过激光干涉仪实现的。我们使用一个温度控制的1550 nm光纤耦合DFB激光二极管和一个在光纤的切割端与硅悬臂梁的12微米宽的桨叶之间形成的干涉仪腔。通过将测量的位移信号通过现场可编程门阵列（National Instruments）反馈到与悬臂梁机械耦合的压电致动器，我们使悬臂梁在其机械共振频率fc处自振。振幅稳定在xrms = 10 nm，这使得可以快速准确地确定fc。在3.8 K的温度和远离任何表面时，悬臂梁具有固有的共振频率fc = f0 = 3980 Hz和品质因数Q0 = 41 · 103。通过在不同温度下进行热噪声测量确定弹簧常数k0 = 185 µN/m。 为了控制NT（纳米管）和纳米SQUID（超导量子干涉装置）的相对位置，纳米SQUID被安装在一个三维压电定位台上（Attocube）。我们使用了一个直流纳米SQUID，它包含两个超导-正常金属-超导约瑟夫森结（JJs）在一个微带线几何结构中。两片250纳米宽、200纳米厚的Nb条相互叠加，并通过一个224纳米厚的SiO2绝缘层隔开。为了形成1.6 × 0.224微米^2的SQUID环，Nb条通过两个面积为200 × 200纳米^2、厚度为24纳米的HfTi阻挡层的Nb/HfTi/Nb JJs连接。在一个磁性和电屏蔽的环境中，使用低温串联SQUID阵列作为低噪声放大器，并配合Magnicon XXF-1读出电子设备，所描述的纳米SQUID在1到10千赫兹之间显示出白噪声 rms 磁通量噪声 SΦ1/2 = 190 nΦ0/Hz1/2。这里，Φ0 = 2h/e ≈ 2.07 × 10−15 V·s 是磁通量量子。在更低的频率下，噪声具有1/f型谱，拐角频率大约在200赫兹左右（参见补充材料）。 |
