表面修飾による酸化鉄表面のスピン偏極度向上機構の解明と有用性の検証

阐明通过表面改性改善氧化铁表面自旋极化的机制并验证其有效性

基本信息

批准号：
16J00053
负责人：
樋浦諭志
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、水素吸着によるFe3O4表面のスピン偏極度向上機構を明らかにし、界面修飾により高スピン偏極界面を実現することを目的としている。本年度では、水素吸着により生じる最表面および表面第二層の鉄原子のフェルミ準位近傍での電子状態変化を走査型トンネル顕微/分光法(STM/STS)により調べた。また、表面スピン状態測定のための装置改造の検討を行うとともに、炭素原子蒸着機構を測定チャンバに新たに設置し、炭素原子を蒸着しながらのSTM測定を可能にした。以下に具体的な研究実施状況を示す。1. 通常のSTM測定で使用する一定電流モードではなく、マルチパススキャン法を活用することによりフェルミ準位直下の電子状態密度の実空間マッピングをおこなった。水素吸着により表面鉄原子のフェルミ準位直下の状態密度が大きく増加するというSTSスペクトルを再現する結果を得ることに初めて成功した。2. STM/STS及びマルチパススキャン法を用いた状態密度の実空間マッピングにより表面第二層の局所電子状態を取得することで、最表面の原子構造と電子状態の起源となる表面第二層の原子構造の決定に取り組んだ。表面第二層の鉄原子が位置する原子サイト間でフェルミ準位直下の状態密度の周期的な空間変調を観測した。この結果は表面第二層の鉄原子が電荷整列することを示しており、この電荷整列が最表面の再構成構造と半導体特性の起源であることを示唆している。3. 水素吸着による表面第二層の鉄原子の電子状態変化をSTM/STS及びマルチパススキャン法を用いた状態密度の実空間マッピングにより調べた。表面OH基の直下に位置する表面第二層の鉄原子の電子状態が金属特性を示すことがわかった。これらの結果から、水素吸着により生じる水素原子からの電子移動現象が最表面の鉄原子だけでなく表面第二層の鉄原子の電子状態にも大きな変調を与えることが明らかになった。

在本研究中，我们的目的是阐明通过氢吸附增加Fe3O4表面自旋极化的机制，并通过界面修饰实现高自旋极化的界面。今年，我们使用扫描隧道显微镜/光谱学（STM/STS）研究了最外层和第二表面层铁原子费米能级附近由氢吸附引起的电子态变化。此外，我们考虑修改测量表面自旋态的设备，并在测量室中安装新的碳原子沉积机构，使得在沉积碳原子的同时进行STM测量成为可能。具体研究实施情况如下所示。 1. 使用多程扫描方法而不是常规 STM 测量中使用的恒流模式，对费米能级以下的电子态密度进行实空间映射。我们首次成功再现了 STS 谱，其中表面铁原子费米能级以下的态密度由于氢吸附而显着增加。 2. 利用STM/STS和多遍扫描方法，通过实空间态密度映射获得第二表面层的局域电子态，即可得到第二表面层的局域电子态，即他致力于确定原子结构的起源和最外表面的电子状态。我们观察到第二表面层铁原子所在原子位点之间的态密度略低于费米能级的周期性空间调制。该结果表明第二表面层中的铁原子是电荷排列的，并且表明该电荷排列是最外表面的重构结构和半导体特性的起源。 3.利用STM/STS和多遍扫描方法，通过实空间态密度图研究氢吸附引起的第二表面层铁原子电子态的变化。发现位于表面OH基团正下方的第二表面层中的铁原子的电子态表现出金属特性。这些结果表明，由氢吸附引起的来自氢原子的电子转移现象不仅显着地调节最外表面上的铁原子的电子状态，而且还显着调节第二表面层中的铁原子的电子状态。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fe3O4(001)表面第二層の電荷秩序整列に関する研究

Fe3O4(001)表面第二层电荷有序排列研究

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
城地雅史;樋浦諭志;高橋聡太朗;山崎陸;Subagyo Agus;末岡和久
通讯作者：
末岡和久

Scanning Tunneling Spectroscopy Study of H/Fe3O4(001) Surface

H/Fe3O4(001)表面的扫描隧道光谱研究

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Hiura; R. Yamazaki; M. Jochi; S. Takahashi; A. Subagyo;K. Sueoka
通讯作者：
K. Sueoka

Direct observation of subsurface charge ordering in Fe3O4(001) by scanning tunneling microscopy/spectroscopy

通过扫描隧道显微镜/光谱法直接观察 Fe3O4(001) 中的次表面电荷排序

DOI：
10.7567/apex.10.045701
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.3
作者：
Satoshi Hiura; Akira Ikeuchi; Masafumi Jochi; Riku Yamazaki; Sotaro Takahashi; Agus Subagyo; Akihiro Murayama; Kazuhisa Sueoka
通讯作者：
Kazuhisa Sueoka

Effect of Adsorbed H Atoms on Surface and Subsurface Fe Electronic States in Magnetite Film

吸附H原子对磁铁矿薄膜表面和次表面Fe电子态的影响