Магнитно-силовая зондовая микроскопия

В 1987 г. в развитие ключевых идей атомно-силовой микроскопии И. Мар-

тином и К. Викрамасингхом был изобретен магнитно-силовой микроскоп

(MFM-Magnetic Force Microscop), где используются силы магнитного взаимо-

действия между зондом и поверхно-

стью. Для того чтобы они возникли, не-

обходимо, чтобы кончик зонда и ло-

кальные участки исследуемой поверх-

ности обладали магнитным моментом

(рис. 4.24).

С этой целью зонд для MFM по-

крывают тонким слоем ферромагнетика

(железо, кобальт и т.д.). В неоднород-

ном поле намагниченной поверхности

зонд испытывает силу притяжения к

ней:

где V - оператор Лапласа; т - магнит-

ный момент кончика зонда; Н - маг-

нитное поле образца в области располо-

жения зонда.

Как и в других видах силовой зон-

довой микроскопии, для получения изо-

бражения в MFM используют и квази-

статические, и колебательные методы. В

зависимости от степени и характера не-

ровности поверхности применяют одно-

или двухпроходные методики. Для поверхностей гладких или имеющих харак-

терные размеры, существенно меньшие, чем в распределении ее намагниченно-

сти, возможно построение MFM-изображения за одно сканирование. Для по-

верхностей с сильно развитым рельефом в первом проходе в контактном или

квазиконтактном режиме строится обычное AFM-изображение поверхности,

затем зонд отводится на расстояние ZQ от поверхности, при котором ван-дер-

ваальсовы силы становятся существенно ниже магнитных, и осуществляется

повторное сканирование того же участка. Путем вычитания первой матрицы

чисел из второй строится магнитное изображение поверхности, очищенное от

геометрических характеристик.

В колебательных методиках MFM, как и в других методах АРМ, использу-

ют амплитудный и фазовый контрасты для построения изображения. Реально

можно добиться разрешения в регистрации распределения намагниченности

поверхности в несколько десятков нанометров, что, конечно, значительно усту-

пает и STM, и АРМ, но во многих случаях достаточно для исследования маг-

нитных носителей информации, нанокристаллических и нанокомпозиционных

материалов и др.