2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a novel spin-analysis using a coherent spin-polarized electron beam
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17H02737
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
桑原 真人 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (50377933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肖 英紀 (肖英紀) 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (10719678)
石田 高史 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (60766525)
長尾 全寛 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (80726662)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピン / コヒーレント / マルチフェロイック / 電子顕微鏡 / ナノ材料解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン検出の実証のため、らせん磁性やスキルミオンなどの特異な磁性特性を発現するマルチフェロイック物質および磁性薄膜の探索を実施した。薄片化試料において、ローレンツTEM、SPTEMによる観察を実施し磁気特性を確認し、磁性発現条件（印加磁場、転移温度）を確認しながら、転移温度を室温付近に調整した磁性薄膜材料を用意することに成功した。このとき、単結晶・多結晶試料の表面状態やらせん磁性周期などを計測結果よりフィードバックをかけ、本分析に適した膜厚と表面処理の最適化に成功した。また、EBリソ等を用いた微細加工技術によりナノパターニングした強磁性体の作製にも成功し、メゾスコピック構造に起因する特異な磁壁構造を時間分解ローレンツ像にて捉えることに成功している。
スピン偏極電子線を用いて、磁性試料との相互作用によるBSE信号検出と強度干渉のスピン依存性についての実験を実施した。作製に成功した試料のうち低真空環境下で且つ室温でも観察可能なスキルミオン材料を用いて、BSE検出強度におけるスピン依存性の計測を実施した。BSE像における入射電子スピン依存を解析する信号処理シーケンスを作製、コンピューター上に自動的に差分強度マッピングが表示される信号処理系を構築し、SEM像およびBSE像の取得に成功した。スピンに依存するBSE強度は検出器のノイズレベル以下であり、明確な検出に至っていない。しかしながら、ダイナミックレンジの広い検出器への改善と、エネルギー分解による検出がバックグラウンド信号除去に有効となることが見出された。一方、スピン偏極電子線のもつ長いコヒーレンス長とナノ秒時間変調特性を活用した強度干渉実験を実施し、電子線による強度干渉実験に成功した。さらにスピンに依存したアンチバンチング効果の変化を観測し、電子波の二次干渉項におけるスピン依存性を世界で初めて実験的に示すことに成功した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] カイラル磁性薄膜におけるドメインウォールスキルミオンの観測2020
Author(s)
長瀬知輝, 肖英紀, 安井隼太, 石田高史, 吉田紘行, 田仲由喜夫, 齋藤晃, 五十嵐信行, 川口由紀, 桑原真人, 長尾全寛
Organizer
日本物理学会2020年秋季大会
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