Atomic-scale spin-polarization maps using functionalized superconducting probes.
Atomic-scale spin-polarization maps using functionalized superconducting probes.
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DOI：
10.1126/sciadv.abd7302
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发表时间：
2021-01
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Wiesendanger R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schneider L;Beck P;Wiebe J;Wiesendanger R
功能化的扫描隧道显微镜（STM）针尖能够以原子级空间分辨率定量地绘制纳米磁体的自旋极化。
带有具有足够强自旋极化的磁性针尖的扫描隧道显微镜可用于绘制样品直至原子尺度的自旋结构，但通常无法绝对确定样品自旋极化的值。超导材料中的磁性杂质会产生完全（即100%）自旋极化的亚带隙共振对。在这项工作中，我们通过附着铁原子，利用这种杂质态对超导铌扫描隧道显微镜针尖的顶点进行功能化，以探测铌（110）表面上经原子操纵的锰纳米磁体的自旋极化。通过与使用铬块状针尖对相同纳米磁体进行的自旋极化扫描隧道显微镜测量结果进行比较，我们证明了我们这种新型功能化探针具有极高的自旋灵敏度，并且能够定量测量接近费米能级的样品自旋极化值。
Functionalized STM tips can map the spin polarization of nanomagnets quantitatively with atomic spatial resolution. A scanning tunneling microscope (STM) with a magnetic tip that has a sufficiently strong spin polarization can be used to map the sample’s spin structure down to the atomic scale but usually lacks the possibility to absolutely determine the value of the sample’s spin polarization. Magnetic impurities in superconducting materials give rise to pairs of perfectly, i.e., 100%, spin-polarized subgap resonances. In this work, we functionalize the apex of a superconducting Nb STM tip with such impurity states by attaching Fe atoms to probe the spin polarization of atom-manipulated Mn nanomagnets on a Nb(110) surface. By comparison with spin-polarized STM measurements of the same nanomagnets using Cr bulk tips, we demonstrate an extraordinary spin sensitivity and the possibility to measure the sample’s spin-polarization values close to the Fermi level quantitatively with our new functionalized probes.
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