ऊर्जा-फ़िल्टर किए गए विभेदक चरण विपरीत विधि के साथ परमाणु-पैमाने के चुंबकत्व की इमेजिंग

भौतिक समीक्षा बी 110, 134422 (2024)

डॉ. देवेंद्र सिंह नेगी

धातुकर्म और सामग्री इंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी जोधपुर

विवरण:

उन्नत इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए कार्यात्मक नैनो चुंबकीय सामग्री अपरिहार्य हैं। जैसे-जैसे नैनो तकनीक तेज़ी से आगे बढ़ रही है, इन कार्यात्मक सामग्रियों का आकार भी उसी अनुपात में सिकुड़ रहा है। इसलिए, नैनो चुंबकीय सामग्रियों को और विकसित करने और इंजीनियर करने के लिए हमें एक ऐसी तकनीक की आवश्यकता है जो परमाणु पैमाने की संवेदनशीलता पर चुंबकत्व की जांच या छवि बना सके। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है, जो परमाणु पैमाने पर चुंबकत्व की छवि बना सकता है और उसे माप सकता है। हाल ही में विकसित इलेक्ट्रॉन चुंबकीय परिपत्र द्विवर्णता (EMCD) और TEM में विभेदक चरण विपरीत (DPC) विधियों ने एकल परमाणु की विद्युत चुम्बकीय जानकारी तक पहुँचने में सक्षम बनाया है। TEM में DPC विधि परमाणु के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ घटना अभिसारी इलेक्ट्रॉन जांच के लोचदार विक्षेपण की जांच करती है। विक्षेपण की मात्रा परमाणुओं के आवेश घनत्व या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के समानुपातिक होती है। इसलिए, DPC परमाणु पैमाने पर आवेश घनत्व, विद्युत चुंबकत्व क्षेत्र की छवि बनाने की अनुमति देता है। यह विधि इमेजिंग कंट्रास्ट को भी बढ़ाती है और प्रकाश परमाणुओं की छवि को बहुत कुशलता से बनाने की अनुमति देती है।

इस कार्य में हमने DPC में ऊर्जा फ़िल्टर किए गए इलेक्ट्रॉन के साथ परमाणु पैमाने पर चुंबकत्व की छवि बनाने के लिए TEM में एक नई विधि विकसित की है। TEM में ऊर्जा फ़िल्टर किए गए इलेक्ट्रॉन कोर-लॉस इलेक्ट्रॉन हैं, जो परमाणु के कोर इलेक्ट्रॉन को खाली ऊर्जा स्तरों पर उत्तेजित करते हैं। ये इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के चुंबकत्व की जानकारी ले जाते हैं। हमारी विकसित विधि से पता चलता है कि, अलोचदार इलेक्ट्रॉन की संवेदनशीलता पारंपरिक लोचदार समकक्ष की तुलना में दो क्रम की परिमाण है। दिलचस्प बात यह है कि ऊर्जा-फ़िल्टर किए गए DPC जांच दिशा के साथ चुंबकत्व की जांच कर सकते हैं। इसलिए, यह नया दृष्टिकोण परमाणु पैमाने पर एक साथ इन-प्लेन और आउट-ऑफ-प्लेन चुंबकत्व की छवि बनाने का मार्ग प्रदान करता है। हमारा काम TEM में परमाणु पैमाने की संवेदनशीलता पर 3-आयामी चुंबकत्व की छवि बनाने के लिए एक नया प्रतिमान पेश करता है।