Microscopio de sonda Hall de barrido

El microscopio de sonda Hall de barrido ( SHPM ) es una variante del microscopio de sonda de barrido que incorpora el posicionamiento y la aproximación precisos de la muestra del microscopio de efecto túnel de barrido con un sensor Hall semiconductor . Desarrollado en 1996 por Oral, Bending y Henini, ^{[ 2 ]} el SHPM permite mapear la inducción magnética asociada a una muestra. Los sistemas SHPM de última generación utilizan materiales de gas de electrones 2D (por ejemplo , GaAs /AlGaAs) para proporcionar imágenes de alta resolución espacial (~300 nm) con alta sensibilidad al campo magnético. A diferencia del microscopio de fuerza magnética, el SHPM proporciona información cuantitativa directa sobre el estado magnético de un material. El SHPM también puede obtener imágenes de la inducción magnética bajo campos aplicados de hasta ~1 tesla y en un amplio rango de temperaturas (de milikelvins a 300 K). ^{[ 3 ]} 

El SHPM se puede utilizar para obtener imágenes de muchos tipos de estructuras magnéticas, como películas delgadas, imanes permanentes, estructuras MEMS, pistas conductoras de corriente en PCB, discos de permalloy y medios de grabación.

SHPM es una técnica de imagen magnética superior por muchas razones. Aunque MFM proporciona una imagen con mayor resolución espacial (~30 nm), a diferencia de la técnica MFM , la sonda Hall ejerce una fuerza insignificante sobre la estructura magnética subyacente y no es invasiva. A diferencia de la técnica de decoración magnética, se puede escanear la misma área repetidamente. El campo magnético causado por la sonda Hall es tan mínimo que tiene un efecto insignificante sobre la muestra que se está midiendo. La muestra no necesita ser un conductor eléctrico, a menos que se utilice STM para el control de altura. La medición se puede realizar de 5 a 500 K en ultra alto vacío (UHV) y no daña la red cristalina ni la estructura. Las pruebas no requieren ninguna preparación o recubrimiento especial de la superficie. La sensibilidad del campo magnético detectable es de aproximadamente 0,1 µT a 10 T. SHPM se puede combinar con otros métodos de escaneo como STM.

Existen algunas limitaciones o dificultades al trabajar con un SHPM. Los escaneos de alta resolución se dificultan debido al ruido térmico de las sondas Hall extremadamente pequeñas. Existe una distancia mínima de altura de escaneo debido a la construcción de la sonda Hall. (Esto es especialmente significativo con las sondas semiconductoras 2DEG debido a su diseño multicapa). La altura de escaneo (elevación) afecta la imagen obtenida. Escanear áreas grandes requiere una cantidad considerable de tiempo. Existe un rango de escaneo práctico relativamente corto (del orden de miles de micrómetros) en cualquier dirección. La carcasa es importante para proteger contra el ruido electromagnético (jaula de Faraday), el ruido acústico (mesas antivibratorias), el flujo de aire (armario de aislamiento de aire) y la carga estática en la muestra (unidades ionizantes).