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Correlation between antiphase boundary defects and surface inhomogeneous properties in magnetite films

Research Project

Project/Area Number 21K04824
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

SUBAGYO Agus  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (30374599)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsマグネタイト / 走査型トンネル顕微鏡 / スピン計測 / 炭素吸着 / Cr反強磁性体探針 / 逆位相境界 / 超交換相互作用
Outline of Research at the Start

MgO(001)基板上にエピタキシャル成膜したマグネタイト(Fe3O4)(001)薄膜中に導入される反強磁性的な磁気結合をもった逆位相境界が表面や逆位相領域の物性への影響に関する研究である。スピン偏極走査型トンネル顕微鏡/トンネル分光を用いて逆位相境界の種類と磁気結合を特定し、隣接逆位相領域の表面のスピン依存の局所電子状態の取得によって逆位相境界との関連性を究明し,さらに逆位相境界内のFe原子のスピン依存電子状態への影響も解析し,逆位相境界が表面と内部物性に与える影響の究明を目的とする研究である。

Outline of Final Research Achievements

The low spin polarization of magnetite, a half-metallic material that has shown promise as a spintronics material, has been attributed to the formation of an antiphase domain boundary in the fabricated thin film. Using scanning tunneling microscopy, we have investigated the relationship between the atomic-scale structure of the antiphase domain boundary on the magnetite thin film surface and the surface spin polarization state, and have confirmed that the antiphase domain boundary leads to an inhomogeneous surface electronic state. To obtain high surface spin polarization, we have deposited carbon films on magnetite surface, and have observed the appearance of spin-polarized down-spin-derived electronic states by heated them at 400°C. We have developed an antiferromagnetic single-crystal Cr tip for imaging the surface spin-polarized states on an atomic scale and succeeded in fabricating a Cr single-crystal tip with good reproducibility.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、マグネタイトの低いスピン偏極度は、膜内に形成される逆位相境界による表面電子状態の不均一性に起因されることを確認した。また、マグネタイト上の炭素成膜はスピン偏極電子状態の出現をもたらしたことも確認した。さらに、原子スケールの表面スピン偏極電子状態取得のために単結晶のクロムスピンプローブを開発し、その性能と再現性が良好であることを確認した。ハーフメタル材料であるマグネタイトの低いスピン偏極の原因の究明とそのスピン偏極度回復方法の取得が、高スピン偏極材料の物性研究と高いスピン注入源材料開発にも重要な知見をもたらすため学術的・社会的意義のある成果である。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Presentation] グラフェン上のFe3O4薄膜の作成および評価2024

    • Author(s)
      岩﨑翔大、Subagyo Agus、石原江瑚、八田英嗣、末岡和久
    • Organizer
      第 59 回 応用物理学会北海道支部 第20 回 日本光学会北海道支部 合同学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Au(111) 基板上のFe3O4(111)薄膜の作製および評価2024

    • Author(s)
      石原江瑚,Subagyo Agus, 山田雄貴 渡邊連 八田英嗣 末岡和久
    • Organizer
      第 59 回 応用物理学会北海道支部 第20 回 日本光学会北海道支部 合同学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge Ordering States on Fe3O4(001) Surface: A Comprehensive Comparison of NC-AFM and STM Observations2023

    • Author(s)
      Takao Okubo, Seiichiro Ishikawa, Hirotaka Hosoi, Subagyo Agus and Kazuhisa Sueoka
    • Organizer
      36th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 炭素吸着したマグネタイト表面のSTM/STS測定2023

    • Author(s)
      渡邉連、小野裕太郎、石原江 瑚、Subagyo Agus、末岡和久、八田 英 嗣
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会, 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] エピタキシャルCr/MgO探針の作製およびSTMへの応用2023

    • Author(s)
      山田雄貴、Subagyo Agus、渡邊連、石原江瑚、八田英嗣、末岡和久
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会, 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 真空加熱した触媒微細構造を用いたグラフェンデバイス作製2023

    • Author(s)
      片岡起也、Subagyo Agus、佐藤真、大和田真、芳野藤也、八田英嗣、末岡和久
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会, 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分解走査トンネル顕微鏡(STM)観察のための Cr/MgO 探針の作製および評価2023

    • Author(s)
      山田雄貴,Subagyo Agus,小野裕太郎,石原江瑚,渡邊連,八田英嗣,末岡和久
    • Organizer
      令和4年度日本表面真空学会東北・北海道支部学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] STM Study on Structural and Electronic Properties of Nanocarbon Deposited on Fe3O4(001) Surface2022

    • Author(s)
      Agus Subagyo, Yutaro Ono, Muraji Watanabe and Kazuhisa Sueoka
    • Organizer
      14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '22
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication and characterization of crystalline Cr tips2021

    • Author(s)
      A. Subagyo, S. Sato, K. Omi, K. Minami, Y. Ono, S. Ishikawa and K. Sueoka
    • Organizer
      2021 The International Conference on Nanoscience & Technology (ICN+T)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マグネタイト表面の炭素吸着状態改善に関する研究2021

    • Author(s)
      小野 裕太郎、南 幸記、Subagyo Agus、樋浦 諭志、末岡 和久
    • Organizer
      第82回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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