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原子分解能が可能な強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 14J00522
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

有馬 英司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsスピン / 磁気交換力 / 原子間力顕微鏡 / 強磁性共鳴 / スピントロニクス / 磁性薄膜 / マイクロ波 / 磁気交換力顕微鏡 / 高感度測定 / プローブ顕微鏡 / 極低温
Outline of Annual Research Achievements

本年度の進展した課題は大きく2つである。それは、①強磁性共鳴を用いた磁性体探針の磁化変調、②磁気交換力の原子レベルでの分離測定の2つの課題である。
①の課題については、FePtを蒸着した高保磁力の磁性体探針に周波数変調された近接場マイクロ波を照射し、磁性体探針を強磁性共鳴状態と非強磁性共鳴状態に交互にすることにより、磁性体探針の磁化を変調することに成功した。さらに、試料のスピン方向によって共鳴周波数が変化することを実験から明らかにした。このことから、磁性探針の強磁性共鳴を用いて原子レベルで試料のスピン方向の変化を分離測定することに成功したことがわかる。このような成果はこれまで例がなく、世界で初めて強磁性共鳴を用いて原子スケールのスピンを分離測定することに成功したといえる。
②の課題については、反強磁性体であるNiOの(001)表面を実際に取り上げ、表面の結晶構造の情報と磁気情報を分離測定することに挑戦した。4Kの極低温環境下において、磁気情報に近接場マイクロ波の照射に伴う熱発生に起因するアーティファクトが混入することを明らかにした。また、このアーティファクトを除去すれば、磁気情報を原子レベルで分離測定できることを示した。この成果は重要な研究成果である。
今後は、このヘ熱発生を取り除くマイクロ波のヘテロダイン変調方式の開発や高感度化をすすめることでより正確な磁気上の分離が可能になると考えている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Development of Low Temperature Atomic Force Microscopy with an Optical Beam Deflection System Capable of Simultaneously Detecting the Lateral and Vertical Forces2016

    • Author(s)
      E. Arima, H. Wen, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • Journal Title

      Rev. Sci. Instrum.

      Volume: 87 Issue: 9 Pages: 093113-093113

    • DOI

      10.1063/1.4962865

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance2015

    • Author(s)
      Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani and Yasuhiro Sugawara
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 26 Issue: 12 Pages: 125701-6

    • DOI

      10.1088/0957-4484/26/12/125701

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Development and Demonstration of High Speed Kelvin Probe Force Microscopy2016

    • Author(s)
      Eiji Arima, Taisuke Ochi, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara,
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      ホノルル(アメリカ)
    • Year and Date
      2016-12-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detecting Magneitc Exchange Force using Ferromagnetic Resonace2015

    • Author(s)
      Eiji Arima, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
    • Organizer
      The International Symposium on Recent Trends in Analysis Techniques for Functionla Materials and Devices
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-12-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強磁性共鳴を用いたスピン情報の分離測定2015

    • Author(s)
      有馬 英司、 徳田 郁美、 山田 純平、 内藤 賀公、 李 艶君、 菅原 康弘
    • Organizer
      関西薄膜 2015
    • Place of Presentation
      星の里いわふね(大阪府交野市)
    • Year and Date
      2015-11-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性共鳴を用いた純粋なスピンコントラストの測定2015

    • Author(s)
      有馬 英司、徳田 郁実、山田 純平、内藤 賀公、李 艶君、菅原 康弘
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ波照射機構を備えた極低温光てこ原子間力顕微鏡の開発2015

    • Author(s)
      有馬 英司, 徳田 郁実, 内藤 賀公, 李 艶君, 菅原 康弘
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic Exchange Force Microscopy Using Magnetic Tip Modulated by Ferromagnetic Resonance2014

    • Author(s)
      Eiji Arima, Kiho Isoyama, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Suagawara
    • Organizer
      22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
    • Place of Presentation
      Shizuoka, Japan
    • Year and Date
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin-sensitive imaging of NiO(001) surface by Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • Author(s)
      Eiji Arima, Kiho Isoyama, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Suagawara
    • Organizer
      17th International Conference on non-contact Atomic Force Micrscopy
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2014-08-04 – 2014-08-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin-sensitive imaging of NiO(001) surface by Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • Author(s)
      E. Arima, S. Takada, K.Isoyama, M. Kaneiwa, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • Organizer
      2014 International conference on nanoscience + techonology
    • Place of Presentation
      Vail, Colorado, America
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Measurement of NiO(001) Surface with Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • Author(s)
      E. Arima, S. Takada, K.Isoyama, M. Kaneiwa, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • Organizer
      The 2nd Japan-China Symposium on Nanomedicine
    • Place of Presentation
      Hiroshima, Japan
    • Year and Date
      2014-05-16 – 2014-05-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 菅原・李グループ ナノ物性工学領域 ホームページ

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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