Nanos-copia infravermelha até temperaturas de hélio líquido

Apresentamos um microscópio infravermelho de varredura do tipo dispersivo (s-SNIM) para análise de amostras em escala local e espectroscopia desde temperatura ambiente até a temperatura de hélio líquido (LHe). A extensão do s-SNIM até T = 5 K é particularmente crucial para transições de fase em baixa temperatura, por exemplo, para a investigação de superconductores, assim como excitações de baixa energia. O desempenho do s-SNIM em baixa temperatura (LT) é testado com excitação de CO2-IR a T = 7 K usando uma referência de Au nu e uma amostra estruturada de Si/SiO2. Além disso, quantificamos o impacto do aquecimento local por laser sob a ponta do s-SNIM monitorando a transição de fase ferrométrica para paraeléctrica do material multiferroico que hospeda skyrmions, GaV4S8, em Tc = 42 K. Aplicamos o s-SNIM LT para estudar a resposta espectral de GaV4S8 e sua estrutura de domínio lateral na fase ferrométrica pela fonte de luz de laser de elétrons livres FELBE no Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Alemanha. Notavelmente, nosso s-SNIM é baseado em um microscópio de força atômica (AFM) de contato não direto e, assim, pode ser complementado in situ por várias outras técnicas de AFM, como perfilagem topográfica, microscopia de força de resposta piezoelétrica (PFM) e/ou microscopia de força de sonda de Kelvin (KPFM). A combinação desses métodos apoia o estudo abrangente da interação mútua nas propriedades topográficas, eletrônicas e ópticas de superfícies desde temperatura ambiente até 5 K.