2019 Fiscal Year Annual Research Report
Magnon dispersion measurement using compressive sensing for scanning tunneling microscopy
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18K19013
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 教授 (80252493)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / 非弾性トンネリング / マグノン / 圧縮センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スパースモデリングの実例として、走査トンネル顕微鏡による定在波観察（準粒子干渉）を取り上げ、その方法論を検討した。これまでの研究で、通常の測定点数からランダムに選んだ約1桁少ない点での測定データからでも、スパースモデリングの考え方を導入することによって、全点でのデータからの結果とほぼ遜色ない結果が得られることが判明している。本研究では、ランダムサンプリングを実際に行うことによって、少ない測定点（～少ない測定時間）でも十分な結果が得られることを実証することができた。さらにこの考え方を定在波によるエネルギー分散関係測定にも応用し、十分なデータが短時間で得られることを示している。
また、この測定法をスピン偏極走査トンネル顕微鏡による励起スペクトル測定に適用することを試みた。まずは、磁性薄膜上での励起スペクトルの測定から、励起ピークが現れることを見出し、外部磁場により探針磁化方向を制御した上での測定からこの励起ピークがスピン依存性を有することを確認した。さらにそのピーク強度のナノスケールでの分布をイメージングしたところ定在波が観測され、マグノン励起によるものと推測した。定在波のエネルギー依存性から、励起エネルギーの分散関係を評価することが可能となった。このことは、これまでのトンネル伝導度による定在波を用いた電子状態のエネルギー分散計測に加えて、フォノン・マグノンなどの励起過程の分散計測の可能性を拡げるものである。
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