[发明专利]自旋极化隧道原子力显微技术

摘要

一种自旋极化隧道原子力显微技术，属于超高分辨磁敏感显像技术领域。采用带有磁性针尖的导电弹性微悬臂，悬臂一端连接控制系统，另一端为磁性针尖，控制系统控制探针接近样品，针尖原子和样品表面原子间产生的原子力使微悬臂弯曲，激光照在光滑的悬臂背面再反射到探测器，并通过反馈系统反馈给控制系统，通过记录扫描时探针的位置坐标x、y、z，可得到样品表面的三维形貌图像。在样品上施加一恒定偏压，测量扫描过程中总隧道电流的变化，记录平面位置坐标(x，y)和对应的总隧道电流值，得到样品磁敏感信息成像。本发明的磁敏感显像技术不仅可以正确将样品表面的形貌信息与磁信息分离，而且可以达到超高乃至原子级的分辨率。

主权项

1、一种自旋极化隧道原子力显微技术，包括激光反馈系统、探测器、带有磁性针尖的导电弹性微探针、微悬臂、控制系统、样品和样品台，其特征在于，采用带有磁性针尖的导电弹性微悬臂，悬臂一端连接控制系统，另一端为磁性针尖，控制系统控制探针接近样品，针尖原子和样品表面原子间产生的原子力使微悬臂弯曲，激光照在光滑的悬臂背面再反射到探测器，探测器探测悬臂的弯曲量，并通过反馈系统反馈给控制系统，控制系统调整探针垂直于样品表面z方向位置，改变针尖与样品间力的大小，从而改变微悬臂的弯曲量，控制扫描过程中探针微悬臂的弯曲量为一恒定值，即控制针尖原子和样品表面原子间的排斥力恒定，也就控制了针尖和样品表面距离恒定，通过记录扫描时探针的位置坐标x、y、z，可得到样品表面的三维形貌图像；同时，在样品上施加一恒定偏压，当针尖和样品都为磁性时，隧道电流为：$I(\overrightarrow{r_T},U,\theta )=I_0(\overrightarrow{r_T},U)+I_{\mathrm{SP}}(\overrightarrow{r_T},U,\theta ),$ I0是自旋极化电流，ISP是自旋极化电流，测量扫描过程中总隧道电流的变化，记录平面位置坐标(x，y)和对应的总隧道电流值，得到样品磁敏感信息成像。