4d遷移金属超薄膜のスピン分布観察による磁性評価と強磁性発現機構の解明

通过超薄 4D 过渡金属薄膜的自旋分布观察评估磁性并阐明铁磁性表达机制

• 批准号: 20K05316
• 负责人: 松山 秀生
• 金额: $ 2.75万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05316/
• 关键词: Pd; SrTiO3; 超薄膜; スピン偏極; STM; スピン; 強磁性; 走査トンネル顕微鏡; トンネル顕微鏡

１．電子衝撃加熱法から通電加熱法に変更し、Pd/STOの作製を行なった。これにより10-10 mbar台の超高真空で処理を行うことが可能となり、原子レベルで平坦なSTO(100)面が得られ、Sr、Ti、O原子が規則的に並んだ局所的再構成面の領域が得ることができた。通電加熱法を使うことで、STO(100)表面の再構成面領域が電子衝撃加熱法のときより大幅に増加することはなかった。しかし、電子衝撃加熱法のときより確実に真空度がよくなるので、以後の実験を通電加熱法で進めることにした。２．上記 STO(001)清浄化処理した原子レベルで平坦なSTO(100)面上に250℃〜320℃の温度で蒸着速度0.1から0.5 nm/minでPdを蒸着し、650℃、1 hのポストアニールで、数nm程度の四角錐台形状の多数のPd(100)単結晶微粒子を形成することができた。ただし、Pd(111)なども散見され、Pd(100)のみではない。３．上記２で作製した多数のPd(100)微粒子を３段階成膜法の第１段階として、第２段階で、全膜厚の4/5を室温で蒸着し、第３段階でポストアニールを250℃から700℃の範囲で実験を行なった。ポストアニールの温度を250℃〜700℃とし、アニール時間を10 minから30 hまで変化させたが、Pdは連続膜にはならかった。ポストアニール時間を長くすると、Pd(100)微粒子が大きくなる傾向が見られた。また微粒子が大きくなると、微粒子間の隙間が広がる傾向にあった。４．当研究室で開発した２次元検出磁性探針を使用して、Fe(100)表面の磁化方向の定量検出を行なった。この磁性探針検出方向はSTM装置周りに配置した空芯コイルで試料面内任意方向に設定可能とする。以上の２と４の成果を日本物理学会2022年秋季大会で報告した。

1. Pd/STO的制备方法是从电子轰击加热法改为电流加热法。这使得可以在10-10毫巴的超高真空中进行处理，产生原子级平坦的STO(100)表面，并获得其中Sr、Ti和O原子规则排列的局部重构表面积。 。通过使用当前的加热方法，STO(100)表面的重构表面积与电子碰撞加热方法相比并没有显着增加。但由于真空度肯定比电子轰击加热法获得的真空度要好，所以我们决定继续采用目前的加热法进行后续实验。 2. Pd 在 250°C 至 320°C 的温度下以 0.1 至 0.5 nm/min 的沉积速率沉积在已从上述 STO(001) 上清除的原子级平坦的 STO(100) 表面上，然后进行后处理。通过退火，在650℃下沉积1小时，我们能够形成大量的几纳米截棱锥形状的Pd(100)单晶微粒。然而，Pd(111)也到处可见，而且不仅仅是Pd(100)。 3.使用上述2中制备的大量Pd(100)细粒作为三步成膜方法的第一步，在第二步中，在室温下沉积总膜厚的4/5，并在其中。第三步，在250nm进行后退火，在℃至700℃范围内进行实验。尽管后退火温度从250℃变化到700℃，退火时间从10分钟变化到30小时，但Pd没有形成连续薄膜。随着后退火时间的增加，Pd(100)颗粒趋于变大。此外，随着颗粒变大，颗粒之间的间隙趋于变宽。 4.利用本实验室研制的二维检测磁探针，对Fe(100)表面的磁化方向进行了定量检测。使用放置在 STM 设备周围的空芯线圈，可以将该磁性探针的检测方向设置为样品表面内的任何方向。上述2和4的结果已在日本物理学会2022年秋季会议上报告。

项目成果

SrTiO 3 ( 再構成面上の Pd 超薄膜の STM/STS 観察

SrTiO 3 (重构表面上Pd超薄膜的STM/STS观察

• 发表时间: 2021
• 作者: 江田拓己;Park Gwangseo;佐藤美銀;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

スピン偏極 STM用2D 磁性探針による 磁性体試料面上磁化方向の定量検出

使用二维磁探针进行自旋极化STM定量检测磁性样品表面的磁化方向

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤美銀;Park Gwangseo;江田拓己;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

スピン偏極 STM用２D 磁性探針による磁性体試料面上磁化方向の定量検出

自旋极化 使用 STM 二维磁探针定量检测磁性样品表面的磁化方向

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuga Azechi;Hideto Nakai;Mizuki Yamada;Tadasuke Okazawa;and Shigekazu Nagai;山田英毅，佐藤美銀 ，江田拓己，笠井椋太，岡崎淳哉，松山秀生
• 通讯作者: 山田英毅，佐藤美銀 ，江田拓己，笠井椋太，岡崎淳哉，松山秀生

SrTiO3(100)表面上にエピタキシャル成長させた Pd微粒子のSTM観察

SrTiO3(100)表面外延生长Pd颗粒的STM观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 笠井椋太;Park Gwangseo;佐藤美銀;江田拓己;山田英毅;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

SrTiO3(100)再構成面上の Pd 微粒子の STM/STS 観察

SrTiO3(100)重构表面上Pd颗粒的STM/STS观察

• 发表时间: 2021
• 作者: Park Gwangseo;佐藤美銀;江田拓己;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生