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Combining two-photon lithography with laser ablation of sacrificial layers:A route to isolated 3D magnetic nanostructures

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Nano Research 2023年第1期16卷 1441-1447页

作者： Arjen van den Berg Mylène Caruel Matthew Hunt Sam Ladak School of Physics and Astronomy Cardiff UniversityCardiffCF243AAUK Institut National des Sciences Appliquées(INSA)of Toulouse 35 Avenue de Rangueil31400 ToulouseFrance

Three-dimensional(3D)nanostructured functional materials are important systems allowing new means for intricate control of electromagnetic properties.A key problem is realising a 3D printing methodology on the nanoscale that can yield a range of functional materials.In this article,it is shown that two-photon lithography,when combined with laser ablation of sacrificial layers,can be used to realise such a vision and produce 3D functional nanomaterials of complex geometry.Proof-of-principle is first shown by fabricating planar magnetic nanowires raised above the substrate that exhibit controlled domain wall injection and propagation.Secondly,3D artificial spin-ice(3DASI)structures are fabricated,whose complex switching can be probed using optical magnetometry.We show that by careful analysis of the magneto-optical Kerr effect signal and by comparison with micromagnetic simulations,depth dependent switching information can be obtained from the 3DASI lattice.The work paves the way for new materials,which exploit additional physics provided by non-trivial 3D geometries.

关键词： three-dimensional(3D)nanomagnetism 3D lithography 3D artificial spin ice sacrificial layers magneto-optical Kerr effect

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High-yield fabrication of perpendicularly magnetised synthetic antiferromagnetic nanodiscs

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Nano Research 2021年第11期14卷 3873-3878页

作者： Emma N.Welbourne Tarun Vemulkar Russell P.Cowburn Department of Physics Cavendish LaboratoryUniversity of CambridgeJ.J.Thomson AvenueCambridgeCB30HEUK

Synthetic antiferromagnetic (SAF) particles with perpendicular anisotropy display a number of desirable characteristics for applications in biological and other fluid environments. We present an efficient and effective method for the patterning of ultrathin Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida coupled, perpendicularly magnetised SAFs using a combination of nanosphere lithography and ion milling. A Ge sacrificial layer is utilised, which provides a clean and simple lift-off process, as well as maintaining the key magnetic properties that are beneficial to target applications. We demonstrate that the method is capable of producing a particularly high yield of well-defined, thin film based nanoparticles.

关键词： nanodiscs synthetic antiferromagnets perpendicular anisotropy sacrificial layers nanofabrication

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