Correlation between antiphase boundary defects and surface inhomogeneous properties in magnetite films

磁铁矿薄膜中反相边界缺陷与表面不均匀性质的相关性

基本信息

批准号：
21K04824
负责人：
アグススバギョ
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

炭素の吸着は1年目に導入した電子ビーム加熱蒸着装置を用いておこなった．通電加熱法と比較して安定な低いレートでの吸着が可能であり，クラスター状の炭素吸着が少なく，より均一な炭素原子吸着したマグネタイト薄膜表面が作製できた．使用した炭素吸着原はグラファイトロッドであったため，グラッシーカーボンフォイルを吸着原とした通電加熱法と比べて均一性が同程度であった．今後，グラッシーカーボンのロッドを電子ビーム加熱蒸着装置に用いることによりさらにクラスターの少ない炭素吸着が可能と期待できる．電子ビーム加熱蒸着により吸着した炭素のSTS測定をおこなった結果，通電加熱法により吸着させた炭素と同様な局所電子状態を示すことが分かった．磁性体探針を用いたスピン偏極STM/STS測定において，スピン依存トンネル電流が観測されなかった．これは，使用した磁性体探針にスピン偏極トンネル電流の検出能力がなかった可能性もあることに加えて，スピン偏極電子状態を示す炭素吸着が少ないことも考えられる．そこで，炭素吸着をおこなった後に真空加熱の処理を試みた．僅かながら炭素クラスターが減り，炭素吸着上に取得したスピン偏極電子状態を示す炭素吸着が増えた．これは，加熱処理なしの場合は，マグネタイト表面には既に微量な水分子吸着もあるため，加熱により水分子が脱離したためだと考えられる．加熱条件の最適化による改善が期待できる．他の課題である再現性の高いスピン偏極探針の作製において，従来のタングステン探針の先端上に成膜した磁性体や反強磁性体の探針作製の他に，エピタキシャル単結晶Cr反強磁性体膜を微細加工法によるCr単結晶探針の作製も進めてきた．原子分解STM像の取得やAu(111)表面上のSTS測定による探針先端の評価の結果より，スピン偏極トンネル電流の検出が可能なCr単結晶探針が作製できることが分かった．

使用第一年引进的电子束加热蒸发装置进行碳吸附。与目前的加热方法相比，吸附可以稳定且低速率进行，并且可以产生团簇碳吸附较少、碳原子吸附更加均匀的磁铁矿薄膜表面。由于使用的碳吸附剂是石墨棒，其均匀性与使用玻碳箔作为吸附剂的电加热方法相当。未来，通过在电子束加热蒸发设备中使用玻碳棒，预计可以实现更少团簇的碳吸附。通过电子束加热蒸发吸附的碳的 STS 测量表明，它表现出与电流加热吸附的碳相似的局域电子态。在使用磁尖的自旋极化 STM/STS 测量中没有观察到自旋相关隧道电流。这可能是由于所使用的磁探针不具有检测自旋极化隧道电流的能力，而且还因为表明自旋极化电子态的碳吸附量很小。因此，我们尝试了碳吸附后的真空加热处理。碳簇的数量略有减少，而碳吸附量（表明碳吸附时获得的自旋极化电子态）增加。这被认为是因为，在没有进行热处理的情况下，少量的水分子已经吸附在磁铁矿表面上，因此水分子通过加热而脱附。通过优化加热条件，有望得到改善。生产具有高重复性的自旋极化探针的另一个问题是，除了生产沉积在传统钨探针尖端的磁性和反铁磁探针外，我们还在制造上取得了进展。通过铁磁薄膜的微加工制备 Cr 单晶探针。通过获取 Au(111) 表面上的原子分辨 STM 图像和 STS 测量来评估尖端的结果，我们发现可以制造能够检测自旋极化的 Cr 单晶尖端隧道电流。