Development of High-brightness Spin Polarized Electron Source

• Project/Area Number: 18360023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: HATA Koichi Mie University, 大学院・工学研究科, 准教授 (30228465)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SHIMIZU Tetsuo (独)産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (40357215) ; SATO Hideki 三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40324545)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥17,110,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2008: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2007: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2006: ¥9,700,000 (Direct Cost: ¥9,700,000)
• Keywords: スピン偏極電子源 / 電界電子放出 / スピントロニクス / ハーフメタル / ホイスラー合金 / 強磁性体 / マグネタイト / Verwey転移 / カーボンナノチューブ / 磁性体

Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)成長の触媒金属になり得るハーフメタル強磁性体からの電界放出電子のスピン偏極度の測定を行った。Co2MnSi薄膜表面からの電界放出電子のスピン偏極度は、室温で10~47%の高い値で得られた。また<110>配向単結晶マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度は、Verwey転移温度で約5%から最大14%まで増加した。以上の結果から、ハーフメタル材料は電界放出型スピン偏極電子源の陰極材料として適していることが示唆され、またこれらハーフメタルを触媒に用いたCNTには、スピン注入が行える可能性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Ferromagnetic Half-metallic Heusler Alloy Co_2MnSi (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, KoichiHata
  • Journal Title: Surface and Interface Analysis 40 Pages: 1673-1676
• [Journal Article] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Ferromagnetic Half-metallic Heusler Alloy Co_2MnSi (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Journal Title: Surface and Interface Analysis 40 Pages: 1673-1676
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Desorption of Adsorbed Gas Molecule on a Pentagon at a Tip of Carbon Nanotube by Pulse Laser Irradiation (2007)
  • Author(s): Shunsaku Waki, Koichi Hata, Hideki Sato, Yahachi Saito
  • Journal Title: J. Vac. Sci ＆ Technol. (印刷中)
• [Journal Article] Development of compact SEM equipped with carbon nanotubes bundle field emission cathode (2007)
  • Author(s): Ryosuke Yabushita, Koichi Hata, Hideki Sato, Yahachi Saito
  • Journal Title: J. Vac. Sci ＆ Technol. (印刷中)
• [Journal Article] Low temperature growth of carbon nanotubes by alcohol catalytic chemical vapor deposition for field emitter applications (2007)
  • Author(s): Hideki Sato, Koichi Hata, Ken Hiasa, Yahachi Saito
  • Journal Title: J. Vac. Sci ＆ Technol. (印刷中)
• [Journal Article] Growth control of carbon nanotubes by plasma- enhanced chemical vapor deposition and reactive ion etching (2006)
  • Author(s): Hideki Sato, Koichi Hata, 他6名
  • Journal Title: Vacuum 80, No.7 Pages: 798-801
• [Journal Article] Effect of catalyst oxidation on the growth of carbon nanotubes by thermal chemical vapor deposition (2006)
  • Author(s): Hideki Sato, Yasunori Hori, Koichi Hata, 他3名
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 100, No.10 Pages: 104321-6
• [Journal Article] Growth of Carbon Nanotubes by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2006)
  • Author(s): Hideki Sato, Koichi Hata
  • Journal Title: New Diamond and Frontier Carbon Technology 16, No.3 Pages: 163-176
• [Journal Article] Fabrication of a Spin-polarized Electron Source with a Single Magnetite Whisker
  • Author(s): M. Okada, Y. Neo, S. Nagai, K. Hata, H. Mimura
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied physics (in press)
  • NAID: 210000066931
• [Journal Article] Verwey transition in spin polarization of field emitted electrons from<110>-oriented single crystal magnetite whisker
  • Author(s): S. Nagai, K. Hata, M. Okada, H. Mimura
  • Journal Title: Applied Surface Science (in press)
• [Journal Article] Spin polarization of fieldemitted electrons from half-metallic Co_2MnSi thin films grown on a W(001)facet
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, KoichiHata
  • Journal Title: Ultramicroscopy (in press)
• [Journal Article] Spin polarization of field-emitted electrons from half-metallic Co_2MnSi thin films grown on a W(001) facet
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Journal Title: Ultramicroscopy (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Verwey transition in spin polarization of field emitted electrons from<110>-oriented single crystal magnetite whisker
  • Author(s): S. Nagai, K. Hata, M. Okada, H. mimura
  • Journal Title: Applied Surface Science (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of a Spin-polarized Electron Source with a Single Magnetite Whisker
  • Author(s): M. Okada, Y. Neo, S. Nagai, K. Hata, H. Mimura
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied physics (印刷中)
  • NAID: 210000066931
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Ferromagnetic Half-metallic Heusler Alloy Co_2MnSi
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Journal Title: Surface and Interface Analysis (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度の安定性 (2009)
  • Author(s): 永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 平成21年春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学(1a-X-21)
  • Year and Date: 2009-04-01
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度の安定性 (2009)
  • Author(s): 永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] ハーフメタル強磁性体からのスピン偏極電子の電界放出 (2009)
  • Author(s): (招待講演)永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第6回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学(招待講演)
  • Year and Date: 2009-03-04
• [Presentation] ハーフメタル強磁性体からのスピン偏極電子の電界放出 (2009)
  • Author(s): 永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第6回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2009-03-04
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからの電界放出電子におけるVerwey転移 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第8回日本表面科学回中部支部・学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(17)
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] 電界放出荷電粒子のための高分解能エネルギー分析器用減速レンズ系のCAD設計 (2008)
  • Author(s): 松慧之, 永井滋一, 畑浩一
  • Organizer: 第8回日本表面科学回中部支部・学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからの電界放出電子におけるVerwey転移 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第8回日本表面科学回中部支部・学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] Fabrication of a Spin-polarized Electron Source with a Single Magnetite Whisker (2008)
  • Author(s): M. Okada, Y. Neo, S. Nagai, K. Hata, H. Mimura
  • Organizer: 21^<st> International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Place of Presentation: Fukuoka(Japan)
  • Year and Date: 2008-10-29
• [Presentation] Observation of Verwey Transition for Spin Polarization of Field emitted Electrons from Single Magnetite Whisker (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata, Morihiro Okada, Hidenori Mimura
  • Organizer: The 4th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia
  • Place of Presentation: Matsue, Japan(28P111)(272)
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] Observation of Verwey Transition for Spin Polarization of Field emitted Electrons from Single Magnetite Whisker (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata, Morihiro Okada, Hidenori mimura
  • Organizer: The 4th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia
  • Place of Presentation: Matsue(Japan)
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] 単一マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度におけるVerwey転移の観測 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第32回日本磁気学会学術講演
  • Place of Presentation: 東北学院大学(15aD-6)
  • Year and Date: 2008-09-15
• [Presentation] 単一マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度におけるVerwey転移の観測 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第32回日本磁気学会学術講演
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2008-09-15
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからのスピン偏極電界放出電子のVerwey転移 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑 浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 平成20年第69回秋季応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(2a-N-9)
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] 単結晶マグネタイトウィスカーからのスピン偏極電界放出電子のVerwey転移 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 第69回秋季応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Half-metallic Co_2MnSi Thin Film Grown on W(001)Facet (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Organizer: The 51th International Field Emission Symposium
  • Place of Presentation: Rouen, France(MO-HFN4)(22)
  • Year and Date: 2008-06-30
• [Presentation] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Half-metallic Co_2MnSi Thin Film Grown on W(001) Facet (2008)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Organizer: The 51th International Field Emission Symposium
  • Place of Presentation: Rouen University (France)
  • Year and Date: 2008-06-30
• [Presentation] ハーフメタル強磁性体からのスピン偏極電子の電界放出 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: マイクロビームアナリシス第141委員会第132回研究会
  • Place of Presentation: 三重大学(予稿集)(61-65)
  • Year and Date: 2008-05-14
• [Presentation] ハーフメタル強磁性体からのスピン偏極電子の電界放出 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原祐司, 畑浩一, 岡田守弘, 三村秀典
  • Organizer: 日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会第132回研究会
  • Place of Presentation: 三重大学
  • Year and Date: 2008-05-14
• [Presentation] 電界放出型高輝度スピン偏極電子源の開発III-Co_2MnSi薄膜のアニール・磁場印加によるスピン偏極度の向上 (2008)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原裕司, 畑浩一
  • Organizer: 平成20年春季第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学(27p-ZN-4)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 電界放出型高輝度スピン偏極電子源の開発III-Co_2MnSi薄膜のアニール・磁場印加によるスピン偏極度の向上 (2008)
  • Author(s): 永井 滋一, 藤原 裕司, 畑 浩一
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] Spin polarization of Field Emitted Electrons from Ferromagnetic Halfmetallic Heusler Alloy Co_2MnSi (2007)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07
  • Place of Presentation: Kanazawa Art Hall(TuP-22, 45)
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] Spin polarizationo f FieldE mitted Electrons fromF erromagnetic Half-metallic Heusler Alloy Co_2MnSi (2007)
  • Author(s): Shigekazu Nagai, Yuji Fujiwara, Koichi Hata
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07
  • Place of Presentation: Kanazawa Art Hall, Japan
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] 電界放出型高輝度スピン偏極電子源の開発II-ハーフメタル強磁性体Co2MnSiからの電界放出電子のスピン偏極度- (2007)
  • Author(s): 永井滋一, 藤原裕司, 平山学, 畑浩一
  • Organizer: 平成19年春季第54回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学(29p-ZV-8)
  • Year and Date: 2007-03-29
• [Presentation] 電界放出型高輝度スピン偏極電子源の開発II-ハーフメタル強磁性体Co_2MnSiからの電界放出電子のスピン偏極度 (2007)
  • Author(s): 永井 滋一, 藤原 裕司, 平山 学, 畑 浩一
  • Organizer: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学
  • Year and Date: 2007-03-29
• [Book] NEW DIAMOND"多層カーボンナノチューブの電界電子放出における素過程とデバイス応用" (2006)
  • Author(s): 畑 浩一
  • Total Pages: 52
  • Publisher: (株)エヌ・ピー・エス
• [Patent(Industrial Property Rights)] スピン偏極電子源及びその製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 畑浩一, 永井滋一, 岡田守弘
  • Industrial Property Number: 2005-267899
  • Filing Date: 2008-08-08