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Magnetic Force Microscopy Imaging Using Geometrically Constrained Nano-Domain Walls

Authors :
Corte-León, Héctor
Rodríguez, Luis Alfredo
Pancaldi, Matteo
Cox, David
Snoeck, Etienne
Antonov, Vladimir
Vavassori, Paolo
Kazakova, Olga
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES )
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; Domain wall probes (DW-probes) were custom-made by modifying standard commercial magnetic force microscopy (MFM) probes using focused ion beam lithography. Excess of magnetic coating from the probes was milled out, leaving a V-shaped nanostructure on one face of the probe apex. Owing to the nanostructure's shape anisotropy, such probe has four possible magnetic states depending on the direction of the magnetization along each arm of the V-shape. Two states of opposite polarity are characterised by the presence of a geometrically constrained DW, pinned at the corner of the V-shape nanostructure. In the other two states, the magnetization curls around the corner with opposite chirality. Electron holography studies, supported by numerical simulations, demonstrate that a strong stray field emanates from the pinned DW, whilst a much weaker stray field is generated by the curling configurations. Using in situ MFM, we show that the magnetization states of the DW-probe can be easily controlled by applying an external magnetic field, thereby demonstrating that this type of probe can be used as a switchable tool with a low or high stray field intensity. We demonstrate that DW-probes enable acquiring magnetic images with a negligible interference with the sample magnetization, similar to that of commercial low moment probes, but with a higher magnetic contrast. In addition, the DW-probe in the curl state provides complementary information about the in-plane component of the sample's magnetization, which is not achievable by standard methods and provides additional information about the stray fields, e.g. as when imaging DWs.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2c57690b0f717fe486fc6b7521bd91a3