磁気力顕微鏡用AFMプローブ

磁気力顕微鏡用AFMプローブは、磁気力顕微鏡（MFM）で使用するために開発されたプローブです。AFMのティップは磁性薄膜でコーティングされており、測定サンプルの磁界と相互作用する磁場を形成します。サンプルの磁区を高解像度で可視化することを可能にする技術です。

測定ラインを二度走査することでMFM測定を行います。最初のスキャンでは、通常のAFMアプリケーションと同じ方法により表面トポグラフィーを検出します。その後、2回目の表面スキャンでは、事前にユーザーが定義した距離（リフト高さ）で行います。

2回目のスキャンは磁気力AFMティップとサンプルの磁区間の相互作用を検出します。これら別々の情報は、比較的表面近傍のメカニカルなフォースを検出することで表面形状を測定し、ロングレンジで検出される磁気力を使って、磁気ドメインの可視化を行います。

磁気力顕微鏡による測定は通常、大気環境下で行われますが、真空または液中下でも実施できます。測定サンプルは導電性である必要はなく、特別なサンプルの処理も必要ありません。磁性層を保護する薄いレイヤーがあっても、測定結果にほとんど影響を与えません。 AFMティップの磁化が外部磁界の影響を受けない場合であれば、外部磁界を加えてサンプルのドメインを変更することも可能です。

この測定モードを実行する磁気力AFMプローブは、ダイナミックモードに対して十分な安定性と優れたフォース感度を兼ね備えています。 AFMカンチレバーは、微小な力を検出できるほど柔らかいにも関わらず、ばね定数は大気条件下でのスナップイン現象を防ぐのに十分な値です。 AFMのティップは走査中表面に付着しません。

磁気ドメインの可視化は、サンプルとAFMティップの磁場の相互作用に基づいているため、ＭＦＭ測定では達成可能な横方向分解能、感度、安定性は、AFMティップとサンプル両方の磁気特性に依存します。 一般的に強いAFMティップの磁場は、感度を高め信号増加につながります。 しかしながら一方で、サンプル表面の磁区を変更してしまう可能性があります。 最悪の場合、磁区はスキャン中にAFMティップによって一掃され、磁区構造が画像にまったく表示されません。 磁区がもう少し安定したサンプルの場合においても、AFMティップの磁場により引き起こされる局所的な変化が、AFMイメージングの乱れにつながります。

逆に、サンプルの磁場が十分に強い場合、スキャン中にAFMティップの磁化が変化し、AFMイメージングが乱れる可能性があります。 したがって、磁気力AFMプローブの種類は、アプリケーションの要件に応じて慎重に選択する必要があります。 一般にAFMティップの磁化は、サンプルが許す限り大きなものを選択する必要があります。

取得可能な解像度を考えたうえで、アプリケーションに最適なティップを選択しなければなりません。通常、ティップに成膜されている磁性材料の体積は、ティップの磁化の強さに相関があり、また併せてティップの直径を決定づける要因でもあります。したがって、磁気力顕微鏡用プローブの磁気感度は、横方向の解像度を低下させます。検出信号と水平面方向解像度はトレードオフの関係にあるのです。

可能な限り多くのアプリケーションをカバーするため、軟磁性および強磁性磁気コーティングを行った様々な磁気力顕微鏡用がNANOSENSORS™、NanoWorld®、BudgetSensors®、MikroMasch®、およびOPUS by µmasch®社により提供されています。 磁気コーティングは、保磁力7.5〜300エルステッドの、磁化80emu / cm³〜300emu /cm³です。 水平面方向分解能最小25nmまでのAFM測定を達成できます。

超高真空（UHV）のアプリケーションには、NANOSENSORS™製の特別に調整された磁気力AFMプローブをお使いください。真空環境下でのQファクターを大幅に向上させます。

磁気力AFMプローブは、さまざまなサンプルの磁気特性を調査するため、世界中の多くの科学者によって使用されています。 磁壁（BlochおよびNeel）、環流磁区、磁気記録ビット、およびその他の磁気パターンの視覚化が実証されています。 典型的なサンプルは、薄膜、ナノ粒子、ナノワイヤー、パーマロイディスクや記録媒体ですが、有機磁性材料での測定も報告されています。、磁気的振る舞いの解析や、技術的応用の広がりとともに、磁気力ＡＦＭプローブのアプリケーションも幅広いものとなっています。

磁気力顕微鏡はナノメートルスケールでの磁気的現象を深く理解することを可能にします。そして様々な磁気力AFMプローブにより、応用範囲はますます広がっています。