ナノ薄膜表面のスピン配列観測法の開発

• Project/Area Number: 14702007
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 虻川 匡司 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (20241581)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000); Fiscal Year 2004: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2003: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000); Fiscal Year 2002: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
• Keywords: 表面構造 / 表面磁性 / スピン偏極電子 / 電子回折 / 熱散漫散乱 / ナノ薄膜 / スピン偏極 / 振動相関 / パターソン図形 / 直接法 / 直説法

Research Abstract

本研究の目的は、スピン偏極電子線と開発した電子散漫散乱による直接的な表面構造解析法(振動相関熱散漫散乱法)を組み合わせた、表面原子の構造とスピン配列を同時に直接的に観測できる新しい実験手法の開発である。3年目の最終年度は、次の様な作業・研究を行った。
1.スピン偏極電子銃の調整
前年度までに設計・製作を行ったスピン偏極電子銃は、GaAs陰極槽、電子レンズ部、励起レーザー部の3つの部分から構成されている。昨年度に、スピン偏極した電子を取り出すことに成功したが、電子を取り出す陰極の寿命が10分程度しか持たないという問題があった。そのままでは振動相関熱散漫散乱法は適用できないため、1日程度の寿命が得られるように調整を行った。実験の結果、陰極部の真空度を5×10^<-11>Torrに高めれば十分な寿命が得られることを確認した。そこで電子銃内部の真空度を上げるため、電子銃部品の見直しや、真空排気ポンプの見直し、そして徹底的に真空漏れ箇所の改善を行った。その結果、寿命を数時間程度に伸ばすことができたが、残念ながらまだ十分ではない。
2.磁性金属吸着Si(111)表面構造の研究
スピン偏極電子の調整終了後、ただちにスピン偏極電子回折が行えるように、鉄、コバルト、クロム、マンガン等の磁性エピタキシャル薄膜をSi(111)表面に成長させて、通常の電子回折実験を行った。特に鉄吸着Si(111)表面の研究では、表面にエピタキシャル成長した鉄シリサイドの構造を決定した。

Research Products

• [Publications] T.Abukawa, S.Kono: "Semi-direct method for surface structure analysis using correlated thermal diffuse scattering"Progress in Surface Science. 72. 19-51 (2003)
• [Publications] T.Abukawa, S.Kono: "Semi-direct method for surface structure analysis using correlated thermal diffuse scattering"Progress in Surface Science. (印刷中).