2016 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-polarized STM study of spin-dependent scattering in ferromagnetic nanostructures
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15K20878
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡 博文 東北大学, 多元物質科学研究所, 研究支援者 (70374600)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スピン偏極STM / スピン依存電子散乱 / ナノ構造 / 量子閉じ込め |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、スピン偏極した電子がスピン偏極したポテンシャル障壁に散乱される系に注目し、スピン偏極した電子の反射率がポテンシャル障壁のスピン方向に依存することを明らかにした。
Cu(111)上のCoナノ構造において、マジョリティースピン電子による電子定在波が形成されることをスピン偏極STMにより明らかにした。電子定在波の波数は、Coナノ構造への量子閉じ込め効果により、エネルギーに対して連続的な値を取ることができず量子化されることを、得られた電子定在波のフーリエ変換解析から明らかにした。そして、量子閉じ込めが、Coナノ構造の物理的な境界ではなく、エッジ状態に起因する電子状態の境界で生じていることを明らかにした。この結果は、ナノ構造のエッジ状態が電子の散乱に対してポテンシャル障壁として振る舞うことを示している。興味深い点は、このエッジ状態もスピン偏極しており、そのスピン偏極度がエネルギーに依存することである。フェルミエネルギー近傍では、マジョリティースピン電子がマイノリティースピンポテンシャル障壁に散乱され、+0.1eV近傍では、マジョリティースピン電子がマジョリティースピンポテンシャル障壁に散乱される。フェルミエネルギー近傍から+0.1eVにかけて、Coナノ構造内の電子定在波の振幅の変化をフーリエ変換解析から詳細に調べたところ、振幅は単調に変化せず、+0.05eV付近にキンクが存在し、電子定在波の振幅が+0.05eV以上では減少することがわかった。この結果は、マジョリティースピン電子に対して、マイノリティースピンポテンシャル障壁の反射率がマジョリティースピンポテンシャル障壁のそれよりも大きいことを示唆している。この結果は、異種スピン間の散乱では透過率が下がり抵抗が上がるという磁気抵抗効果をみていると考えられる。
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