基板によって制御された磁性原子層の原子スケールでの磁気特性変調の解明

阐明由基底控制的磁性原子层的原子级磁特性调制

基本信息

批准号：
19J13518
负责人：
服部卓磨
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、基板の対称性によらずに成長することが示唆されている強磁性窒化鉄原子層を、他の基板に成長させて、①格子ひずみや②ジャロシンスキー守谷相互作用の観点から磁性原子層と基板との関係を原子スケールで明らかにすることを目指している。本年度は、新規窒化鉄磁性膜の作製条件並びに構造の解析を行うために、Ag(001)基板上での窒化鉄膜を新たに作製することを目指した。Ag基板上に窒化鉄原子層膜を作製できれば、これまで構造と磁性を報告してきたCu基板上の窒化鉄原子層の磁性に関する研究と比較することで、格子ひずみの観点から磁気特性とひずみの観点を解明できる。そこで初めに窒素吸着Ag(001)表面の表面構造解析を行った。窒素吸着面を作製する際のアニール温度を系統的に変化させていくと、規則構造をもった島ができることを走査トンネル顕微鏡(STM)で観察した。さらに低速電子線回折による表面構造解析によって、この窒素吸着Ag(001)表面はc(2x2)構造を持っていることがわかった。以上の結果から窒素吸着Ag(001)基板の表面構造モデルを推定した。また本年は、フラストレートした系が形成することが期待される、三角格子窒化鉄原子層膜を、Cu(111)基板上に作製することを試みた。これまで、三角格子の窒化鉄原子層は、Cu(001)基板においてのみ報告されていたが、Cu(111)基板上に新規の三角格子窒化鉄原子層を作製する条件を見出した。この構造はCu(001)基板のものと同じ組成比をもったFeN原子層であり、Cu(001)基板の原子層膜よりも格子定数が大きいことをSTM観察により明らかにした。走査トンネル分光で局所電子状態を測定すると、Cu(001)基板上の三角格子の窒化鉄原子層と異なり、Cu(111)基板上では非占有準位にピークを観測し、基板の対称性による窒化鉄原子層の電子状態変調が観察された。

在这项研究中，我们将在另一个基板上生长铁磁氮化铁原子层，无论基板的对称性如何，该原子层都会从（1）晶格应变和（2）Jarosinski-Moriya相互作用的角度生长我们的目标是在原子尺度上阐明磁性原子层和基底之间的关系。今年，我们的目标是在Ag(001)衬底上制备新型氮化铁薄膜，以分析新型氮化铁磁性薄膜的制备条件和结构。如果我们能够在Ag衬底上制作氮化铁原子层薄膜，我们就可以通过比较结构和磁性与Cu上氮化铁原子层的磁性研究，从晶格应变的角度来研究磁性和应变。能够澄清迄今为止已报道的观点。因此，我们首先分析了吸附氮的Ag(001)表面的表面结构。使用扫描隧道显微镜（STM），我们观察到通过在氮吸附表面制造过程中系统地改变退火温度，形成了具有有序结构的岛。此外，使用低速电子衍射的表面结构分析表明，该氮吸附的Ag(001)表面具有c(2x2)结构。根据以上结果，估计了吸附氮的Ag(001)基板的表面结构模型。今年，我们还尝试在Cu(111)衬底上制备三角晶格氮化铁原子层薄膜，有望形成受挫系统。迄今为止，三角晶格氮化铁原子层仅在Cu(001)衬底上被报道，但我们已经找到了在Cu(111)衬底上创建新型三角晶格氮化铁原子层的条件。 STM观察表明，该结构是与Cu(001)基板具有相同组成比的FeN原子层，并且具有比Cu(001)基板的原子层膜更大的晶格常数。当通过扫描隧道光谱测量局域电子态时，与Cu(001)衬底上的三角形氮化铁原子层不同，在Cu(111)衬底上的未占据能级处观察到峰值，这是由于观察到氮化铁原子层的电子态调制。