スピン偏極ヘリウム準安定原子ビームによる表面最外原子層磁気秩序の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454083
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 西垣 敏 九州工業大学, 工学部, 教授 (60126943)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 健二 石川工業高等専門学校, 助手 (50249778) ; 内藤 正路 九州工業大学, 工学部, 助手 (60264131)
• Keywords: 準安定原子脱励起分光 / ヘリウム準安定原子 / スピン偏極ビーム / 表面磁性 / ニッケル / 電子スピン密度

Research Abstract

本研究は表面最外原子層の局所電子スピン状態を選択的に抽出できるスペクトロスコピーの開発を目的としている。本年度の研究概要と成果は以下の通りである。
(1)ヘリウム準安定原子のスピン偏極効率の向上、及び試料表面作成・構造コントロール、試料の交番磁化と電子エネルギー分析の同期、などの実験条件整備を行った。しかし、ビームに混入しているuvフォトンの影響の除去、試料温度依存性測定のための方法検討、ビーム偏極度の測定などが今後の課題として残された。
(2)Ni(110)清浄表面を、入射ヘリウム準安定原子のスピン偏極方向に対し反平行になるように磁化(↑)させたときと、平行に磁化(↓)させたときの準安定原子脱励起スペクトルを測定した。この↑遷移と↓遷移のスペクトル(スピン分解状態密度のコンボリューションに対応する)のNi 3d成分に由来するピークに大きなシフトが観測され、表面第1層の↑スピンバンドと↓スピンバンドの間の交換分裂で説明された。また表面の磁気モーメントがバルクのそれよりもむしろ大きいという理論予想を裏付けるものとなった。フェルミ準位付近は↓遷移による電子放出が優勢であり、これもKrakauerらの計算と一致した。
(3)Ni(110)表面に酸素が吸着していく過程を非偏極の準安定原子脱励起分光で追跡した。Ni3dバンドからのエミッションが大きく減じ、O2p-Ni3d混成バンドに由来するピークが優勢となった。この表面に対し、偏極準安定原子ビームを用いたスピン密度の研究を実施中である。
(4)表面における電荷移行を調べるため、非偏極の準安定原子脱励起分光でアルカリ吸着GaAs表面の局所電子状態解析を並行して行った。

Research Products

• [Publications] S.Nishigaki,K.Yamada,J.Asanari and M.Naitoh: "Development of alkali-induced electronic states at GaAs(001)surfaces and their electrontransfer interaction with helium metastable atoms" Ultramicroscopy. (印刷中). (1998)
• [Publications] K.Yamada,J.Asanari,M.Naitoh and S.Nishigaki: "Coadsorption of alkali-metals and oxygen on GaAs(001)surfaces studied by metastable deexcitation spectroscopy" Surface Science. (印刷中). (1998)