光励起GaAsマイクロ探針を用いた新しいスピン偏極走査型トンネル顕微鏡の開発

使用光激发砷化镓微尖端开发新型自旋偏振扫描隧道显微镜

• 批准号: 11750256
• 负责人: 山口 浩一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750256/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡; スピン偏極走査型トンネル顕微鏡; GaAs; 磁性; 探針; 微細加工; スピン偏極電子; 光励起

光励起GaAs探針を用いたスピン偏極走査型トンネル顕微鏡(SP-STM)の開発を目的として,主に以下の2点について研究を進めた.<1>GaAs探針の時間分解偏光フォトルミネッセンス(TR-PPL)測定TR-PPL測定用のGaAs探針基板を作製し,SP-STM測定と同様に円偏光の水平入射励起時におけるTR-PPLスペクトルを測定した.探針周辺にはAu薄膜を蒸着し,Au薄膜の表面反射による影響を考慮した.室温のTR-PPLスペクトルより,励起電子の寿命104psとスピン緩和時間74psが得られ,定常状態におけるスピン偏極率は約20%と見積もられたが,発光強度の非対称性からは約50%低下した10%のスピン偏極率となった.この低下の主な要因は,入射円偏光が金属表面での反射によって直線偏光成分に変換されたためであると考えられ,水平入射型のSP-STMの場合には重要な効果であることを明らかにした.<2>スピン偏極STMシステムの改良と測定これまではロックインアンプを用いた円偏光変調信号の検出システムを採用してきたが,円偏光励起方式の自由度を高めるためにDAボードからの信号で直接偏光モードの制御を行ない,トンネル電流およびフィードバック制御信号を検出するシステムに改良した.Ni薄膜を用いたトンネルスペクトル測定において,これまでのシステムに比べ再現性の高いスピン偏極率を検出することが可能となった.さらにSP-STM像では,従来のシステムで観察された試料表面のトポグラフィに依存した信号を有効に抑制でき,スピン信号のみの画像化も可能であることが分かった.

为了使用光学泵送的GAAS探针开发自旋极化扫描隧道显微镜（SP-SPM），我们对两个主要点进行了研究：<1>时间分解的极化光发光（TR-PPL）测量GAAS探针的GAAS探针测量的GAAS探针用于TR-PPPL测量的方法，并在SP-SP-SP-SPRENTING中构建，并在相同的范围内制造，并且圆形偏振光的水平发生率激发。 Au薄膜被沉积在附近，并考虑了Au薄膜的表面反射的影响。室温下的TR-PPL光谱的寿命为104 ps，自旋松弛时间为74 PS，稳定状态下的自旋极化速率估计约为20％，但自旋极化速率从发射强度的不对称性降低了约50％。这种减少的主要因素是入射循环极化是由于金属表面上的反射引起的。这被认为是因为它被转换为线性极化的光组件，很明显，在水平发射率SP-SPM的情况下，这是一个重要效果。<2>改进和测量过去的自旋极化STM系统的测量，用于使用循环锁定的毫无用处的循环极化的信号的检测系统已在循环中的循环范围，但已在循环中的毫无用处，但已通过循环范围进行了循环，但该系统已在循环中得到了循环，并且经过了循环的范围，并且经过了循环的范围，并且在循环范围内曾经经过了循环的范围，而循环却是在循环范围。使用来自DA板的信号的极化模式，并检测隧道电流和反馈控制信号。在使用Ni薄膜的隧道光谱测量中，与以前的系统相比，可以检测具有更高可重现性的自旋极化速率。此外，SP-STM图像可以有效地抑制传统系统中观察到的样品表面的地形信号，也可以用于仅对旋转信号进行映像。

项目成果

山口 浩一 他: "光励起GaAs探針を用いたスピン偏極走査型トンネル顕微鏡の試み"真空誌. 43巻. (2000)

Koichi Yamaguchi 等人：“尝试使用光激发 GaAs 尖端的自旋偏振扫描隧道显微镜”真空杂志第 43 卷。

K.Yamaguchi 他: "Spin-Polarized Scanning Tunneling Microscope Using Optically Pumped GaAs Microtips"Functional Materials. 6. 575-579 (1999)

K. Yamaguchi 等人：“使用光泵浦 GaAs 微尖端的自旋偏振扫描隧道显微镜”功能材料。 6. 575-579 (1999)

篠原亮一,山口浩一: "円偏光励起GaAsマイクロ探針のスピン偏極トンネル電子源への応用"電子情報通信学会論文誌C-II. J83-C,No.9. 835-841 (2000)

Ryoichi Shinohara、Koichi Yamaguchi：“圆偏振光激发 GaAs 微尖端在自旋偏振隧道电子源中的应用”IEICE Transactions C-II，第 9. 835-841 (2000)。

山口浩一 他: "光励起GaAs探針を用いたスピン偏極走査型トンネル顕微鏡の試み"真空. 43巻5号. 580-586 (2000)

Koichi Yamaguchi 等人：“尝试使用光激发 GaAs 探针进行自旋偏振扫描隧道显微镜”，真空，第 43 卷，第 5 期，580-586。

W.Nabhan 他: "Effect of Dichroism in the GaAs-Tip-Based Spin Polarized STM"Applied Surface Science. 144-145. 570-574 (1999)

W. Nabhan 等人：“基于 GaAs 尖端的自旋偏振 STM 中的二色性效应”应用表面科学 144-145 (1999)。