Espectroscopía de resonancia ferromagnética (FMR, por sus siglas en inglés)

PhaseFMR de NanOsc

El PhaseFMR de NanOsc, mide la resonancia ferromagnética de una lámina delgada magnética y extrae sus propiedades fundamentales de estas mediciones. El instrumento ofrece una solución asequible, 'plug and play' y de uso sencillo para las mediciones magnetodinámicas y la capacidad de investigar fenómenos inusuales tales como el spin pumping, spin Hall effect e inverse spin Hall effect (ISHE). Viene preparado con todo el hardware necesario (microondas y detección), además del software de medición y análisis. Lo único que se requiere es un ordenador, un imán y el suministro eléctrico para el imán, que puede ser encargado a nuestra empresa mediante pedido.

Features
Rango de frecuencias: 2-17 GHz y 2-40 GHz
Mide películas ultra finas por debajo hasta de 2 nm
No se requieren instrumentos externos de microondas, ni de detección
Interfaz Labview
Low-Temperature Version, the CryoFMR

La resonancia ferromagnética (FMR) de una lámina delgada magnética, es una propiedad fundamental para cualquier aplicación magnética y espintrónica de alta frecuencia, tales como en cabezales de lectura de disco duro, MRAM, MRAM de torsión de spin y en osciladores de torsión de spin. La fase FMR mide la resonancia ferromagnética en distintos campos magnéticos aplicados y en sus extractos de análisis de software:

  • Magnetización de la saturación (Ms)
  • Amortiguamiento intrínseco (α)
  • Ensanchamiento en homogéneo (ΔH)
  • Ratio giromagnético (γ/2π)

En las nanoestructuras magnéticas, pueden dominar otros modos más altos de onda de spin y es necesaria una completo comprensión de estos modelos de cara a la operación definitiva del dispositivo y garantizar la fiabilidad. El PhaseFMR mide la localización y la dependencia de campo de tales modos.

La resonancia ferromagnética de guía de onda coplanar convencional (CPW-FMR) es una técnica espectroscópica que se aprovecha de las ventajas del acoplamiento entre una señal RF que se desplaza en la CPW y la magnetización oscilante de una muestra que se sitúa sobre ella. Cuando una muestra ferromagnética se coloca en un campo externo uniforme (HDC), su magnetización se alineará a lo largo de la dirección del campo aplicado. Entonces es posible excitar una precesión de la magnetización de la muestra mediante la aplicación de un pequeño campo de radiofrecuencias RF, a un ángulo de la dirección de magnetización

Dado que la frecuencia de resonancia fFMR de la magnetización depende del campo local, ampliar el campo externo mientras se mantiene la frecuencia constante del hrf producirá el espectro de absorción que corresponde a la respuesta FMR para esa frecuencia particular.

Además, si nos referimos a la fórmula Kittel para láminas delgadas con una magnetización en el plano y un valor de anisotropía que podemos despreciar, podemos ver que, para dicha geometría, es posible extraer la magnetización de la saturación Ms o el ratio giromagnético γ. Finalmente, el ancho de línea del pico puede emplearse para extraer parámetros del comportamiento dinámico de la excitación del spin, tales como la amortiguación intrínseca α y el ensanchamiento en homogéneo ΔHo.

Mide las películas ultra finas hasta los 2 nm

El PhaseFMR tiene una excelente señal para el rendimiento del ruido y permite mediciones FMR de láminas utra-finas. Como referencia, pueden medirse láminas de CoFeB hasta los 1,4 nm. La medición que se muestra abajo es de una lámina delgada de NiFe de 2 nm.

CryoFMR

El PhaseFMR ha sido integrado en dos criostatos distintos. En la familia PPMS de Quantum Design que incluye PPMS, DynaCool y Versalab y el Cryostation C2 de Montana Instruments. La versión de baja temperatura del PhaseFMR es conocidad como CryoFMR.

Para realizar dicha integración en estos criostatos, se desarrolló una sonda multifunción modificada con bobinas de Helmholtz. NanOsc Instruments suministra dos CPWs para el análisis de las láminas delgadas con campos magnéticos (in-plane y out-plane) y la completa integración en los criostatos.

NanOsc está actualmente desarrollando una solución CryoFMR para la crioestación de Montana Instruments, destinada a realizar mediciones de FMR a temperaturas criogénicas.

Se ha lanzado otro CryoFMR para el sistema de medición de las propiedades físicas (PPMS) para Quantum Design. Se ha desarrollado una sonda multifucional especialmente modificada con bobinas Helmholtz. Contamos con dos CPW para el análisis de finas películas con campos magnéticos en el plano y fuera de plano.

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