通过矢量磁场测量改进电流密度与磁化强度重建

杂散磁场包含关于凝聚态系统电子与磁性质的显著信息。对于二维(2D)系统，杂散场测量甚至可完整确定源量。例如，杂散磁场的二维图可唯一地变换为产生该场的二维电流密度，并在某些条件下变换为等效的二维磁化强度。然而，实现这些变换通常需要对初始数据进行截断，并涉及可能引入误差、伪影并放大噪声的奇点。本文研究了通过矢量测量缓解这些问题的可能性。针对每种情形(电流重建与磁化强度重建)分析了不同的可能重建路径并比较其性能。特别地，我们发现同时测量两个面内分量($B_x$和$B_y$)可实现近乎理想的电流密度重建，无奇点或截断伪影，这相对于基于单一分量(如$B_z$)的重建是显著改进。另一方面，对于磁化强度重建，通常最佳选择是单次测量面外场($B_z$)，而与磁化方向无关。我们使用氮空位磁强计在二维电流密度和具有垂直磁化的二维磁体情况下实验验证了这些发现。