スピン偏極トンネル分光走査顕微鏡法による表面原子磁性の研究

自旋极化隧道光谱扫描显微镜研究表面原子磁性

基本信息

批准号：
04J07181
负责人：
山田豊和
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J07181/
关键词：
スピンスピントロニクストンネル顕微鏡分光磁性表面針

项目摘要

スピン偏極トンネル分光走査顕微鏡法を用いた研究を行う上で最大の関心点は、磁性探針を如何に制御するかにある。超高真空中で磁性鉄薄膜をタングステン探針に蒸着したものを磁性探針として使用してきている。この針の磁化方向を直接探る研究はなされていない。そこで理論的にスピン偏極度の既知であるGaAsからの光励起スピン偏極電子をこの磁性探針ベトンネル注入させ、探針先端の偏極度を探った。磁性探針で得たスピン偏極走査トンネル分光曲線から、光のヘリシティ依存性を確認できた。これより単純な解釈から磁性探針先端の偏極度を求めたが、これは以前に我々がマンガン膜上の結果より求めた値より大きかった。さらに、解析を進めるにつれGaAs内部の光励起スピン偏極電子の生成の解釈が問題となってきている。また、磁性探針からの電界放出電子のスピン偏極度をMott検出器でとらえることも試みたが、この際は探針の清浄化がうまくいかず電界放出電子量が不安定で信頼できる結果は得られなかった。そこで電界放射顕微鏡装置を作成し、如何に針を大気中で作成し真空中で加熱等の処理を行えば、清浄で且つ(110)面が析出でき、針の径を変えることができるかの条件を得た。一方、これらの磁性探針の研究と同時に重要なのは、信頼できる磁性試料の作成である。これまで鉄ひげ単結晶上のマンガン膜を使用してきたが、使用してきた鉄ひげ単結晶の酸化と歪みが増加してきたため、鉄ひげ単結晶作成装置を自作した。この装置を現在動かし信頼できる単結晶が作成できるようにテストを行ってきている。また、試料を電子衝撃法により高温まで加熱できる試料ホルダーはなかったため、試行錯誤の末、リーク電流の流れない安定した試料ホルダーを自作した。評価した磁性探針を用いてく既知の磁性試料上で測定を行い、スピン偏極トンネル分光走査顕微分光法で何を得ているのかをより正確に知ることができる。

使用自旋偏振隧道光谱扫描显微镜进行研究的主要兴趣点是如何控制磁尖。具有在超高真空中沉积的磁性铁薄膜的钨探针已被用作磁性探针。尚未进行直接调查该针的磁化方向的研究。因此，将理论上已知自旋极化的来自GaAs的光激发自旋极化电子注入到磁性尖端中，并研究了尖端尖端处的极化。从用磁探针获得的自旋偏振扫描隧道光谱曲线证实了光的螺旋度依赖性。我们通过更简单的解释获得了磁尖尖端的极化，但该值大于之前从锰膜上的结果获得的值。此外，随着分析的进展，GaAs内部光激发自旋极化电子的产生的解释成为一个问题。我们还尝试使用莫特探测器来检测磁性尖端场发射电子的自旋极化，但尖端的清洁不成功，并且场发射电子的数量不稳定，无法获得可靠的结果。不明白。因此，我们制作了场发射显微镜装置，并找到了如何在大气中制作针并进行真空加热等处理以沉积干净的（110）平面并改变针的直径的条件。另一方面，除了研究这些磁性探针之外，制造可靠的磁性样品也很重要。到目前为止，我们一直在铁须单晶上使用锰膜，但是我们一直使用的铁须单晶的氧化和变形增加，所以我们建造了自己的铁须单晶生产设备。我们目前正在测试该设备，以确保它能够生产出可靠的单晶。此外，由于没有可以使用电子轰击法将样品加热到高温的样品架，经过多次试验和错误，他们创建了自己的稳定样品架，不会产生漏电流。通过使用评估的磁性探针并对已知的磁性样品进行测量，我们可以更准确地了解自旋偏振隧道光谱扫描显微光谱学所获得的结果。