El microscopio de sonda Hall de barrido ( SHPM ) es una variedad de microscopio de sonda de barrido que incorpora una aproximación precisa de la muestra y el posicionamiento del microscopio de efecto túnel con un sensor Hall semiconductor . Desarrollado en 1996 por Oral, Bending y Henini, [2] SHPM permite mapear la inducción magnética asociada a una muestra. Los sistemas SHPM de última generación utilizan materiales gaseosos 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 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, trazas de corriente en PCB, discos de aleación permanente y medios de grabación.
SHPM es una técnica de imágenes magnéticas superior por muchas razones. Aunque MFM proporciona imágenes de 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, la misma zona se puede escanear una y otra vez. El campo magnético causado por la sonda Hall es tan mínimo que tiene un efecto insignificante en la muestra que está midiendo. No es necesario que la muestra sea un conductor eléctrico, a menos que se utilice STM para control de altura. La medición se puede realizar entre 5 y 500 K en vacío ultraalto (UHV) y no es destructiva para la estructura o red cristalina. Las pruebas no requieren ninguna preparación o recubrimiento especial de la superficie. La sensibilidad del campo magnético detectable es de aproximadamente 0,1 uT - 10 T. SHPM se puede combinar con otros métodos de escaneo como STM.
Existen algunas deficiencias o dificultades al trabajar con un SHPM. Los escaneos de alta resolución se vuelven difíciles 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 grandes áreas 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 el ruido electromagnético (jaula de Faraday), el ruido acústico (mesas antivibración), el flujo de aire (armario de aislamiento de aire) y la carga estática de la muestra (unidades ionizantes).