通过钻石光源 图1:(一)衍射铁磁共振(DFMR)装置示意图
样品放置在共面波导上，共面波导安装在光束线I10上的软x射线衍射仪RASOR内
沿着共面波导在散射平面(灰色阴影)中施加磁场
入射x射线的能量被调整到感兴趣的过渡金属的L边(在这种情况下是铁的L3边)
利用光电二极管检测衍射峰，进行静态和动态测量
对于动态DFMR测量，选择特定的衍射峰并施加调幅微波泵浦信号
在戴蒙德，探测x射线的脉冲频率为500兆赫
梳状发生器用于提供高达10千兆赫的脉冲频率的高次谐波，延迟线允许微波信号相对于x射线脉冲的相对相移
右手边显示了作为偏振角的函数的Y型六铁氧体基底的磁布拉格峰的DFMR延迟扫描
测量(b)6千兆赫的各向异性模式和(c)2千兆赫的各向同性模式
信用:钻石光源 当纳米电子学遇到基本的障碍时，除了电荷之外，电子的自旋也被用来在电子设备中携带信息
这就需要对复杂磁性结构中的自旋模式进行新的表征和检测
目前的技术测量纳米长度尺度或皮秒时间尺度的材料特性，然而，为了推进未来的技术发展，同时需要两者来获得完整的图像
来自钻石光源的磁光谱学组、牛津大学和上海理工大学的研究人员已经开发了一种新颖的衍射铁磁共振(DFMR)技术，用于检索单个自旋模式的动力学
DFMR结合了两种测量技术的能力，共振弹性x光散射(REXS)用于检索磁系统的详细自旋结构，而x光检测铁磁谐振(XFMR)用于访问元素选择性磁化动力学
该团队最近在《纳米快报》上发表的文章通过研究多铁性六铁氧体的自旋动力学展示了他们的DFMR技术，该技术在信息存储应用方面具有巨大的潜力
磁化动力学的实验研究 磁化动力学的研究对于开发新型磁存储材料和器件至关重要，这种材料和器件通常由几个不同的层组成
最广泛使用的技术，铁磁共振(FMR)，只给出了这些复杂系统中的综合磁化动力学的见解
这就是同步辐射提供解决方案的地方
利用x光磁圆二色性(XMCD)效应，获得了磁性和化学对比度，这使得能够研究在x光检测的FMR元素特定的磁化动力学
衍射FMR技术 DFMR技术是REXS和XFMR的结合，前者揭示了互易空间中的静态磁结构，后者用于揭示这种结构的时间相关性
研究小组在钻石I10束线的RASOR衍射仪上进行了测量，该束线提供了可变的样品温度和磁场
入射的x光被调谐到感兴趣的3d过渡金属元素的L2，3吸收边缘，并且对于从10s到100s nm的自旋调制，通常可以满足磁衍射条件
磁化动力学采用频闪采样，利用500兆赫同步加速器的x光脉冲结构(钻石储存环的主振荡器时钟)，并与施加在样品上的微波场同步
延迟线允许微波振荡相对于x光脉冲的相移
这样，可以根据微波激发(泵)和x光束到达(探头)之间的延迟来监控磁信号
DFMR通过测量由磁结构的频闪探测引起的散射峰的强度变化，将REXS和XFMR结合起来
图1示出了实验装置的示意图，以及作为线性极化角的函数的磁峰的测量DFMR延迟扫描
后续步骤 创新的磁性材料已经并将继续在未来几年的数据存储容量增长中发挥关键作用
它们的持续发展，特别是由于复杂的、拓扑有序的磁系统的出现，要求在其固有的GHz频率域中有合适的超灵敏表征工具
与DFMR合作，该团队已经建立了一个关键工具，将帮助研究人员寻求合成和设计新的skyrmion和多铁性材料，其中有序磁矩可以通过应用电场或磁场来操纵，目标是开发高密度和低能耗的数据处理解决方案
主要作者Dr
大卫·伯恩解释道: “我们相信衍射FMR的发展是自旋电子学的一个重大突破，因为它第一次允许以空间、时间和化学分辨率研究纳米级的动态磁化模式
这种长度尺度，加上10千兆赫的动态范围，对于后互补金属氧化物半导体磁逻辑和存储器件的发展至关重要
我们确信它将对更广泛的科学界产生重大影响
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
