論文の概要: Technical Review: Imaging weak magnetic field patterns on the
nanometer-scale and its application to 2D materials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.10382v1
- Date: Thu, 18 Mar 2021 17:11:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 18:50:05.570505
- Title: Technical Review: Imaging weak magnetic field patterns on the
nanometer-scale and its application to 2D materials
- Title（参考訳）: 技術レビュー:ナノスケールの弱い磁場パターンのイメージングと2次元材料への応用
- Authors: Estefani Marchiori, Lorenzo Ceccarelli, Nicola Rossi, Luca Lorenzelli,
Christian L. Degen, and Martino Poggio
- Abstract要約: 本稿では,このようなシステムの研究に最も有効な最先端技術について概説する。
これらの手法の能力と必要な操作条件を比較し、異なるタイプのソースコントラストに対する適合性を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nanometer-scale imaging of magnetization and current density is the key to
deciphering the mechanisms behind a variety of new and poorly understood
condensed matter phenomena. The recently discovered correlated states hosted in
atomically layered materials such as twisted bilayer graphene or van der Waals
heterostructures are noteworthy examples. Manifestations of these states range
from superconductivity, to highly insulating states, to magnetism. Their
fragility and susceptibility to spatial inhomogeneities limits their
macroscopic manifestation and complicates conventional transport or
magnetization measurements, which integrate over an entire sample. In contrast,
techniques for imaging weak magnetic field patterns with high spatial
resolution overcome inhomogeneity by measuring the local fields produced by
magnetization and current density. Already, such imaging techniques have shown
the vulnerability of correlated states in twisted bilayer graphene to
twist-angle disorder and revealed the complex current flows in quantum Hall
edge states. Here, we review the state-of-the-art techniques most amenable to
the investigation of such systems, because they combine the highest magnetic
field sensitivity with the highest spatial resolution and are minimally
invasive: magnetic force microscopy, scanning superconducting quantum
interference device microscopy, and scanning nitrogen-vacancy center
microscopy. We compare the capabilities of these techniques, their required
operating conditions, and assess their suitability to different types of source
contrast, in particular magnetization and current density. Finally, we focus on
the prospects for improving each technique and speculate on its potential
impact, especially in the rapidly growing field of two-dimensional (2D)
materials.
- Abstract（参考訳）: 磁化と電流密度のナノメータスケールイメージングは、様々な新しい、理解が不十分な物質現象の背後にあるメカニズムを解読する鍵となる。
ツイスト二層グラフェンやファンデルワールスヘテロ構造などの原子層材料にホストされている最近発見された相関状態は注目すべき例である。
これらの状態は超伝導から高い絶縁状態、磁性まで様々である。
空間的不均一性に対する脆弱さと感受性は、その巨視的な発現を制限し、試料全体を統合する従来の輸送または磁化測定を複雑化する。
対照的に、高空間分解能の弱い磁場パターンを撮像する技術は、磁化と電流密度によって生じる局所磁場を測定することによって不均一性を克服する。
既にそのようなイメージング技術は、ツイスト二層グラフェンのツイストアングル障害に対する相関状態の脆弱性を示し、量子ホール状態における複雑な電流の流れを明らかにしている。
本稿では, 磁気力顕微鏡, 超伝導量子干渉素子顕微鏡, 窒素空孔中心顕微鏡など, 高い磁場感度と高い空間分解能を両立させ, 最小限の侵襲性を有するため, それらの研究に最も寄与する最先端技術について概説する。
これらの手法の能力と必要な動作条件を比較し,異なる種類のソースコントラスト,特に磁化および電流密度に対する適合性を評価する。
最後に,2次元材料(2次元)の急速に成長する分野において,各技術の改善に焦点をあて,その潜在的な影響を推察する。
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