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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

Research Project

Project/Area Number 16J00053
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 InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

樋浦 諭志  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsマグネタイト / 走査型トンネル顕微鏡 / 表面電子状態 / 表面修飾 / 酸化物 / 水素吸着
Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Direct observation of subsurface charge ordering in Fe3O4(001) by scanning tunneling microscopy/spectroscopy2017

    • Author(s)
      Satoshi Hiura, Akira Ikeuchi, Masafumi Jochi, Riku Yamazaki, Sotaro Takahashi, Agus Subagyo, Akihiro Murayama, Kazuhisa Sueoka
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 10 Issue: 4 Pages: 045701-045701

    • DOI

      10.7567/apex.10.045701

    • NAID

      120006401477

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Effect of Adsorbed H Atoms on Surface and Subsurface Fe Electronic States in Magnetite Film2017

    • Author(s)
      S.Hiura
    • Organizer
      7th Annual World Congress of Nano Science & Technology
    • Place of Presentation
      Hilton Fukuoka Sea Hawk, Japan
    • Year and Date
      2017-10-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Scanning Tunneling Spectroscopy Study of H/Fe3O4(001) Surface2016

    • Author(s)
      S. Hiura, R. Yamazaki, M. Jochi, S. Takahashi, A. Subagyo, and K. Sueoka
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • Place of Presentation
      Hawaii convention center, USA
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] STM Study of Fe3O4 Films Grown on Low Temperature Oxygen Annealed MgO(001) Substrate2016

    • Author(s)
      S. Takahashi, S. Hiura, M. Jochi, R. Yamazaki, A. Subagyo, and K. Sueoka
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • Place of Presentation
      Hawaii convention center, USA
    • Year and Date
      2016-12-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on electronic structures in Fe3O4(001) subsurface layer2016

    • Author(s)
      M. Jochi, S. Hiura, S. Takahashi, R. Yamazaki, A. Subagyo, and K. Sueoka
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • Place of Presentation
      Hawaii convention center, USA
    • Year and Date
      2016-12-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低温O2アニール処理を施したMgO(001)基板上へのFe3O4薄膜成長2016

    • Author(s)
      高橋聡太朗、樋浦諭志、城地雅史、山崎陸、Subagyo Agus、末岡和久
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟市
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe3O4(001)表面第二層の電荷秩序整列に関する研究2016

    • Author(s)
      城地雅史、樋浦諭志、高橋聡太朗、山崎陸、Subagyo Agus、末岡和久
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟市
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Scanning tunneling microscopy/spectroscopy study of magnetite film surface: Effect of hydrogen atoms on the surface structural and electronic properties2016

    • Author(s)
      S. Hiura, M. Jochi, A. Subagyo, and K. Sueoka
    • Organizer
      JSPS workshop on Japan-Sweden frontiers in spin and photon functionalities of semiconductor nanostructures
    • Place of Presentation
      Jozankei grand hotel Zuien, Japan
    • Year and Date
      2016-08-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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