マンガン酸化物のナノスピン分極計測

氧化锰的纳米自旋偏振测量

• 批准号: 14038218
• 负责人: 長谷川 哲也
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14038218/
• 关键词: マンガン酸化物; スピン分極率; 走査型トンネル顕微鏡; 磁性; アンドレーフ反射; トンネル分光

マンガン系を中心とした遷移金属酸化物におけるスピン挙動の解明を目的とし、原子レベルでスピン分極度を測定する手法の開発を行った。具体的には、超伝導体であるニオブをSTM探針として用い、アンドレーフ反射の効率から、スピン分極度の定量を試みた。電解研磨により作製したニオブ探針の表面は絶縁性の酸化物で覆われていたため、電子照射によりこれを効率的に除去する条件を確立した。その結果、原子分解能を保ちつつ、良好な超伝導特性を示す探針を再現性良く作製するに至った。アンドレーフ反射を引き起こすには、試料表面の極近傍まで探針を近づける必要がある。そこでまず、スピン分極度がゼロであり、かつフェルミ面付近で平坦な状態密度を持つ金を対象とし、上記ニオブ探針を用いたトンネル分光を行った。その結果、試料-探針間が比較的離れている場合には、明瞭な超伝導ギャップΔが観測され、その値は文献値と一致した。スペクトルの形状も、準粒子ダンピングを仮定したBCS曲線でフィットすることができた。針を試料に近づけると、ゼロバイアスコンダクタンスσ(0)が上昇し、実効的なバリア高さが低下しているものと考えられる。しかし一方で、Δ値も単調に減少するという予期せぬ挙動も観測された。これは、探針先端に電界が集中した効果、または近接効果により、Δが低下したものと考えられる。さらに探針を近づけると、アンドレーフ反射の特徴であるゼロバイアスコンダクタンスピークが出現した。ただし、σ(0)値は理論的な予想値である2よりも小さく、上記の効果による影響を受けていることが考えられる。σ(0)からスピン分極率を見積もるには、現実の系に即した理論的モデルの構築が急務である。

为了阐明过渡金属氧化物（主要是锰系统）的自旋行为，我们开发了一种测量原子水平自旋极化的方法。具体而言，使用超导体niobium作为STM探针，我们试图根据Andrev反射的效率来量化自旋极化。由于用电抛光制备的尼伯探头的表面被绝缘氧化物覆盖，因此建立了条件，以通过电子照射有效地去除它。结果，在保持原子分辨率的同时，产生了具有出色的可重复性的探针，具有出色的可重复性。为了引起Andrev的反射，必须将探针带到非常靠近样品表面的距离。首先，使用上述niobium探针进行隧道光谱，使用零自旋极化和在费米表面附近的状态的平坦密度进行隧道光谱。结果，当样品探针相对较远时，观察到明显的超导间隙δ，并且值与文献值一致。光谱形状也可以与BCS曲线一起拟合，该曲线假定了准粒子阻尼。人们认为，当针使针更接近样品时，零偏置电导σ（0）增加，有效的屏障高度降低。但是，也观察到了意外行为，δ值单调下降。这被认为是因为δ由于探针尖端或接近效应的浓缩电场的影响而减少了δ。当探针靠近时，出现了零偏置电导峰，这是Andrev反射的特征。但是，σ（0）值小于理论预测值2，并且被认为受上述效果的影响。为了估计σ（0）的自旋极化性，迫切要构建与真实系统一致的理论模型。

项目成果

X.J.Fan, H.Koinuma, T.Hasegawa: "Ferromagnetic Correlation and Metallic Behavior in Slightly Electron-Doped Antiferromagnetic CaMnO_3"Physica B. (印刷中).

X.J.Fan、H.Koinuma、T.Hasekawa：“微电子掺杂反铁磁 CaMnO_3 中的铁磁相关性和金属行为”Physica B.（出版中）。

H.Sugaya, T.y.Kim, J.Nishimura, T.Fukumura, M.Kawasaki, H.Koinuma Y.Tokura, T.Hasegawa: "Scanning SQUID Microscopy on Compsition-Spread NdSrMnO Films under Irradiation"Physica B. (印刷中).

H.Sugaya、T.y.Kim、J.Nishimura、T.Fukumura、M.Kawasaki、H.Koinuma Y.Tokura、T.Hasekawa：“在辐照下对复合扩散 NdSrMnO 薄膜扫描 SQUID 显微镜”Physica B.（出版中） 。

T.Hasegawa, T.Kageyama, T.Fukumura, N.Okazaki, M.Kawasaki, H.Koinuma, Y.K.Yoo, F.Duewer, X.-D.Xiang: "High-throughput Characterization of Composition-Spread Manganese Oxide Films with a Scanning SQUID Microscope"Appl.Surf.Sci.. 189. 210-215 (2002)

T.Hasekawa、T.Kageyama、T.Fukumura、N.Okazaki、M.Kawasaki、H.Koinuma、Y.K.Yoo、F.Duewer、X.-D.Xiang：“成分扩散氧化锰薄膜的高通量表征

X.Fan, H.Koinuma, T.Hasegawa: "Direct Observation of Magnetic Domains in Phase Separated Nd_<0.7>Ca_<0.3>Mn_3Single Crystal"Phys.Rev.B. 65. 144401-1-144401-5 (2002)

X.Fan、H.Koinuma、T.Hasekawa：“相分离 Nd_<0.7>Ca_<0.3>Mn_3 单晶中磁畴的直接观察”Phys.Rev.B。

Y.Okimoto, Y.Ogimoto, M.Matsubara, Y.Tomioka, T.Kageyama, T.Hasegawa, H.Koinuma, M.Kawasaki, Y.Tokura: "Direct Observation of Photo-Induced magnetization in Relaxor Ferromagnet"Appl.Phys.Lett.. 80. 1031-1033 (2002)

Y.Okimoto、Y.Ogimoto、M.Matsubara、Y.Tomioka、T.Kageyama、T.Hasekawa、H.Koinuma、M.Kawasaki、Y.Tokura：“弛豫铁磁体中光致磁化的直接观察”应用。