Исследование магнитных наноструктур с неоднородными распределениями намагниченности методом лоренцевой просвечивающей электронной микроскопии

Рис.1 (а) LTEM-изображение решетки магнитных пузырьков в размагниченном состоянии. Наблюдаемый контраст соответствует распределению намагниченности для блоховских скирмионов. Он наблюдается для скирмионов как с правой, так и с левой спиральностью. (б) Схематическое изображение формирования LTEM-изображений для скирмионов с разной спиральностью.

Рис. 2. Моделированное распределение намагниченности (первый столбец), смоделированный контраст Френеля (второй столбец) и наблюдаемый френелевский контраст (последний столбец) в перекрывающихся ферромагнитных дисках, степень перекрытия в % : состояния VV при 𝜈 = 20%; 50%; 80% (a, b, c); состояние VAV при 𝜈 = 20%; 50% (d, e); состояние V при 𝜈 = 80%.

Рис. 3. Френелевский контраст в магнитных мезочастицах. Вихри с чередующейся завихренностью оболочек в сплошной частице (a) и с отверстием (c); вихри с попарно совпадающей завихренностью в сплошной частице (b) и с отверстием (d).

Магнитные наноструктуры являются одним из объектов, которые создаются в ИФМ РАН как для собственных исследований, так и для сторонних организаций. Поэтому знание о распределениях намагниченности в таких объектах необходимо для правильной интерпретации экспериментальных данных об электрических, оптических, магнитных свойствах наноструктур, получаемых при их изучении. Лоренцевая просвечивающая электронная микроскопия (LTEM) является одним из наиболее высокоразрешающих способов получения информации о магнитных текстурах. Нам удалось реализовать этот метод измерения на микроскопе Libra 200MC, который не оборудован специальной объективной линзой для подобных исследований (френелевский контраст является одной из реализаций лоренцева изображения).  В результате были получены следующие результаты:

- Разработана оригинальная методика и выполнена калибровка величины магнитного поля в полюсном наконечнике объективной линзы в зависимости от величины протекающего в ней тока.
- Исследована возможность управления магнитными свойствами многослойных периодических структур с
перпендикулярной магнитной анизотропией на основе пленок кобальта и платины.
- Обнаружены и исследованы различные виды магнитных неоднородных состояний в пленках Co/Pt локально облученных остро фокусированными пучками ионов гелия. Определены дозы облучения при которых формируется решетка магнитных скирмионов.
- Исследованы условия реализации различных вихревых конфигураций для систем перекрывающихся ферромагнитных дисков в зависимости от степени перекрытия и воздействия внешнего магнитного поля.