利用四维洛伦兹扫描透射电子显微镜解耦多晶 FeGe 薄膜中的磁性与晶粒衬度

对具有强 Dzyaloshinkii-Moriya 相互作用（DMI）的多晶材料中的纳米尺度手性磁序进行研究，对于观察晶界和界面处的磁现象很有意义。其中一种材料是溅射沉积在 Si 上的 B20 FeGe，其作为可扩展材料平台上低功耗、高密度磁存储技术的基础已被积极研究。尽管传统的洛伦兹电子显微镜提供了探测单晶 FeGe 中手性磁织构所需的空间分辨率，但探测溅射 B20 FeGe 的磁性更具挑战性，因为亚微米晶粒增加了混淆衬度。我们通过应用使用电子显微镜像素阵列探测器的四维洛伦兹扫描透射电子显微镜，解决了将磁性与晶粒衬度解耦的难题。在分析和数值模型的支持下，我们发现对多晶晶粒磁性材料成像最重要的参数是探测器承受大电子剂量的能力，其中具有高动态范围探测器变得极为重要。尽管 Si 上溅射 B20 FeGe 的晶粒尺寸很小，利用该方法我们仍能够观察到 skyrmion 和磁螺旋线在穿过相邻两个晶粒时的螺旋性切换。我们通过微磁模拟再现了这一效应，假设晶粒具有不同取向和磁手性，并发现磁螺旋性耦合到晶体手性。我们用于磁织构成像的方法适用于其他用于自旋电子学和存储应用的薄膜磁体，其中理解磁序如何在多晶材料中协调很重要。