We report a magnetic imaging method using atomic force microscopy to measure a locally induced anomalous Nernst effect. A tip contact creates a local temperature gradient on a sample surface controlled by a neighboring Joule heating wire. We demonstrate imaging of magnetic domains in a nanowire of the ferromagnetic Weyl semimetal Co2MnGa with a spatial resolution of a sub-hundred nanometer at room temperature.
References
1.
N. P.
Armitage
, E. J.
Mele
, and A.
Vishwanath
, Rev. Mod. Phys.
90
, 015001
(2018
).2.
S.
Nakatsuji
and R.
Arita
, Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
13
, 119
(2022
).3.
A.
Sakai
, Y. P.
Mizuta
, A. A.
Nugroho
, R.
Sihombing
, T.
Koretsune
, M.-T.
Suzuki
, N.
Takemori
, R.
Ishii
, D.
Nishio-Hamane
, R.
Arita
, P.
Goswami
, and S.
Nakatsuji
, Nat. Phys.
14
, 1119
(2018
).4.
S. N.
Guin
, P.
Vir
, Y.
Zhang
, N.
Kumar
, S. J.
Watzman
, C.
Fu
, E.
Liu
, K.
Manna
, W.
Schnelle
, J.
Gooth
, C.
Shekhar
, Y.
Sun
, and C.
Felser
, Adv. Mater.
31
, 1806622
(2019
).5.
S.
Nakatsuji
, N.
Kiyohara
, and T.
Higo
, Nature
527
, 212
(2015
).6.
E.
Liu
, Y.
Sun
, N.
Kumar
, L.
Muechler
, A.
Sun
, L.
Jiao
, S.-Y.
Yang
, D.
Liu
, A.
Liang
, Q.
Xu
, J.
Kroder
, V.
Süß
, H.
Borrmann
, C.
Shekhar
, Z.
Wang
, C.
Xi
, W.
Wang
, W.
Schnelle
, S.
Wirth
, Y.
Chen
, S. T. B.
Goennenwein
, and C.
Felser
, Nat. Phys.
14
, 1125
(2018
).7.
W.
Zhou
and Y.
Sakuraba
, Appl. Phys. Express
13
, 043001
(2020
).8.
M.
Mizuguchi
and S.
Nakatsuji
, Sci. Technol. Adv. Mater.
20
, 262
(2019
).9.
T.
Higo
, K.
Kondou
, T.
Nomoto
, M.
Shiga
, S.
Sakamoto
, X.
Chen
, D.
Nishio-Hamane
, R.
Arita
, Y.
Otani
, S.
Miwa
, and S.
Nakatsuji
, Nature
607
, 474
(2022
).10.
S.
Sugimoto
, Y.
Nakatani
, Y.
Yamane
, M.
Ikhlas
, K.
Kondou
, M.
Kimata
, T.
Tomita
, S.
Nakatsuji
, and Y.
Otani
, Commun. Phys.
3
, 111
(2020
).11.
T.
Higo
, H.
Man
, D. B.
Gopman
, L.
Wu
, T.
Koretsune
, O. M. J.
van 't Erve
, Y. P.
Kabanov
, D.
Rees
, Y.
Li
, M.-T.
Suzuki
, S.
Patankar
, M.
Ikhlas
, C. L.
Chien
, R.
Arita
, R. D.
Shull
, J.
Orenstein
, and S.
Nakatsuji
, Nat. Photonics
12
, 73
(2018
).12.
M.
Wu
, H.
Isshiki
, T.
Chen
, T.
Higo
, S.
Nakatsuji
, and Y.
Otani
, Appl. Phys. Lett.
116
, 132408
(2020
).13.
J.
Wells
, E.
Selezneva
, P.
Krzysteczko
, X.
Hu
, H. W.
Schumacher
, R.
Mansell
, R.
Cowburn
, A.
Cuenat
, and O.
Kazakova
, AIP Adv.
7
, 055904
(2017
).14.
U.
Martens
, T.
Huebner
, H.
Ulrichs
, O.
Reimer
, T.
Kuschel
, R. R.
Tamming
, C.-L.
Chang
, R. I.
Tobey
, A.
Thomas
, M.
Münzenberg
, and J.
Walowski
, Commun. Phys.
1
, 65
(2018
).15.
H.
Reichlova
, T.
Janda
, J.
Godinho
, A.
Markou
, D.
Kriegner
, R.
Schlitz
, J.
Zelezny
, Z.
Soban
, M.
Bejarano
, H.
Schultheiss
, P.
Nemec
, T.
Jungwirth
, C.
Felser
, J.
Wunderlich
, and S. T. B.
Goennenwein
, Nat. Commun.
10
, 5459
(2019
).16.
L.
Leiva
, S.
Granville
, Y.
Zhang
, S.
Dushenko
, E.
Shigematsu
, R.
Ohshima
, Y.
Ando
, and M.
Shiraishi
, Phys. Rev. Mater.
6
, 064201
(2022
).17.
H.
Isshiki
, Z.
Zhu
, H.
Mizuno
, R.
Uesugi
, T.
Higo
, S.
Nakatsuji
, and Y.
Otani
, Phys. Rev. Mater.
6
, 084411
(2022
).18.
P.
Tovee
, M.
Pumarol
, D.
Zeze
, K.
Kjoller
, and O.
Kolosov
, J. Appl. Phys.
112
, 114317
(2012
).19.
H.-K.
Lyeo
, A. A.
Khajetoorians
, L.
Shi
, K. P.
Pipe
, R. J.
Ram
, A.
Shakouri
, and C. K.
Shih
, Science
303
, 816
(2004
).20.
F.
Menges
, P.
Mensch
, H.
Schmid
, H.
Riel
, A.
Stemmer
, and B.
Gotsmann
, Nat. Commun.
7
, 10874
(2016
).21.
A.
Harzheim
, C.
Evangeli
, O. V.
Kolosov
, and P.
Gehring
, 2D Mater.
7
, 041004
(2020
).22.
Y.
Li
, Y.
Zhang
, Y.
Liu
, H.
Xie
, and W.
Yu
, J. Therm. Sci.
31
, 976
(2022
).23.
Z.
Zhu
, T.
Higo
, S.
Nakatsuji
, and Y.
Otani
, AIP Adv.
10
, 085020
(2020
).24.
C.
Bippes
, P.
Frederix
, P.
Werten
, and D.
Yablon
, Micros. Today
25
, 20
(2017
).25.
See https://www.nanosurf.com/images/applications/Variable-magnetic-field-sample-holder/Variable-magnetic-field-sample-holder_tech-note.pdf for information about the variable magnetic field generator.
26.
Y.
Zhang
, W.
Zhu
, F.
Hui
, M.
Lanza
, T.
Borca-Tasciuc
, and M.
Muñoz Rojo
, Adv. Funct. Mater.
30
, 1900892
(2020
).27.
T. C.
Chuang
, P. L.
Su
, P. H.
Wu
, and S. Y.
Huang
, Phys. Rev. B
96
, 174406
(2017
).28.
D.
Yang
, L.
Yi
, S.
Fan
, X.
He
, Y.
Xu
, M.
Liu
, L.
Ding
, L.
Pan
, and J. Q.
Xiao
, Mater. Res. Bull.
136
, 111153
(2021
).29.
A.
Slachter
, F. L.
Bakker
, and B. J.
van Wees
, Phys. Rev. B
84
, 020412
(2011
).30.
M.
Ikhlas
, T.
Tomita
, T.
Koretsune
, M.-T.
Suzuki
, D.
Nishio-Hamane
, R.
Arita
, Y.
Otani
, and S.
Nakatsuji
, Nat. Phys.
13
, 1085
(2017
).31.
M. J.
Donahue
and D. G.
Porter
, OOMMF User's Guide, Version 1.0
(National Institute of Standards and Technology
, Gaithersburg, MD
, 1999
), paper No. NISTIR 6376.32.
S.
Finizio
, A.
Kronenberg
, M.
Vafaee
, M.
Foerster
, K.
Litzius
, A.
De Lucia
, T. O.
Menteş
, L.
Aballe
, B.
Krüger
, M.
Jourdan
, and M.
Kläui
, New J. Phys.
17
, 083030
(2015
).33.
P.
Swekis
, A. S.
Sukhanov
, Y.-C.
Chen
, A.
Gloskovskii
, G. H.
Fecher
, I.
Panagiotopoulos
, J.
Sichelschmidt
, V.
Ukleev
, A.
Devishvili
, A.
Vorobiev
, D. S.
Inosov
, S. T. B.
Goennenwein
, C.
Felser
, and A.
Markou
, Nanomaterials
11
, 251
(2021
).34.
S. W.
Smith
, Digital Signal Processing
(Newnes
, Oxford
, 2003
), pp. 423
–450
.35.
See www.comsol.com for COMSOL Multiphysics® version 6.1, COMSOL AB, Stockholm, Sweden (n.d.).
36.
K.
Luo
, J. Vac. Sci. Technol. B
15
, 349
(1997
).37.
H. S.
Dow
, W. S.
Kim
, and J. W.
Lee
, AIP Adv.
7
, 095022
(2017
).38.
D. A.
Dalton
, W.-P.
Hsieh
, G. T.
Hohensee
, D. G.
Cahill
, and A. F.
Goncharov
, Sci. Rep.
3
, 2400
(2013
).39.
H.
Reichlova
, R.
Schlitz
, S.
Beckert
, P.
Swekis
, A.
Markou
, Y.-C.
Chen
, D.
Kriegner
, S.
Fabretti
, G.
Hyeon Park
, A.
Niemann
, S.
Sudheendra
, A.
Thomas
, K.
Nielsch
, C.
Felser
, and S. T. B.
Goennenwein
, Appl. Phys. Lett.
113
, 212405
(2018
).40.
G.-H.
Park
, H.
Reichlova
, R.
Schlitz
, M.
Lammel
, A.
Markou
, P.
Swekis
, P.
Ritzinger
, D.
Kriegner
, J.
Noky
, J.
Gayles
, Y.
Sun
, C.
Felser
, K.
Nielsch
, S. T. B.
Goennenwein
, and A.
Thomas
, Phys. Rev. B
101
, 060406
(2020
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.
