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原子分解能が可能な強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J00522
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関大阪大学

研究代表者

有馬 英司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードスピン / 磁気交換力 / 原子間力顕微鏡 / 強磁性共鳴 / スピントロニクス / 磁性薄膜 / マイクロ波 / 磁気交換力顕微鏡 / 高感度測定 / プローブ顕微鏡 / 極低温
研究実績の概要

本年度の進展した課題は大きく2つである。それは、①強磁性共鳴を用いた磁性体探針の磁化変調、②磁気交換力の原子レベルでの分離測定の2つの課題である。
①の課題については、FePtを蒸着した高保磁力の磁性体探針に周波数変調された近接場マイクロ波を照射し、磁性体探針を強磁性共鳴状態と非強磁性共鳴状態に交互にすることにより、磁性体探針の磁化を変調することに成功した。さらに、試料のスピン方向によって共鳴周波数が変化することを実験から明らかにした。このことから、磁性探針の強磁性共鳴を用いて原子レベルで試料のスピン方向の変化を分離測定することに成功したことがわかる。このような成果はこれまで例がなく、世界で初めて強磁性共鳴を用いて原子スケールのスピンを分離測定することに成功したといえる。
②の課題については、反強磁性体であるNiOの(001)表面を実際に取り上げ、表面の結晶構造の情報と磁気情報を分離測定することに挑戦した。4Kの極低温環境下において、磁気情報に近接場マイクロ波の照射に伴う熱発生に起因するアーティファクトが混入することを明らかにした。また、このアーティファクトを除去すれば、磁気情報を原子レベルで分離測定できることを示した。この成果は重要な研究成果である。
今後は、このヘ熱発生を取り除くマイクロ波のヘテロダイン変調方式の開発や高感度化をすすめることでより正確な磁気上の分離が可能になると考えている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of Low Temperature Atomic Force Microscopy with an Optical Beam Deflection System Capable of Simultaneously Detecting the Lateral and Vertical Forces2016

    • 著者名/発表者名
      E. Arima, H. Wen, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum.

      巻: 87 号: 9 ページ: 093113-093113

    • DOI

      10.1063/1.4962865

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani and Yasuhiro Sugawara
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 26 号: 12 ページ: 125701-6

    • DOI

      10.1088/0957-4484/26/12/125701

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development and Demonstration of High Speed Kelvin Probe Force Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Taisuke Ochi, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara,
    • 学会等名
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      ホノルル(アメリカ)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting Magneitc Exchange Force using Ferromagnetic Resonace2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      The International Symposium on Recent Trends in Analysis Techniques for Functionla Materials and Devices
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁性共鳴を用いたスピン情報の分離測定2015

    • 著者名/発表者名
      有馬 英司、 徳田 郁美、 山田 純平、 内藤 賀公、 李 艶君、 菅原 康弘
    • 学会等名
      関西薄膜 2015
    • 発表場所
      星の里いわふね(大阪府交野市)
    • 年月日
      2015-11-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性共鳴を用いた純粋なスピンコントラストの測定2015

    • 著者名/発表者名
      有馬 英司、徳田 郁実、山田 純平、内藤 賀公、李 艶君、菅原 康弘
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波照射機構を備えた極低温光てこ原子間力顕微鏡の開発2015

    • 著者名/発表者名
      有馬 英司, 徳田 郁実, 内藤 賀公, 李 艶君, 菅原 康弘
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Exchange Force Microscopy Using Magnetic Tip Modulated by Ferromagnetic Resonance2014

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Kiho Isoyama, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Suagawara
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin-sensitive imaging of NiO(001) surface by Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Kiho Isoyama, Ikumi Tokuda, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Suagawara
    • 学会等名
      17th International Conference on non-contact Atomic Force Micrscopy
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin-sensitive imaging of NiO(001) surface by Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • 著者名/発表者名
      E. Arima, S. Takada, K.Isoyama, M. Kaneiwa, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • 学会等名
      2014 International conference on nanoscience + techonology
    • 発表場所
      Vail, Colorado, America
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of NiO(001) Surface with Magnetic Exchange Force Microscopy using Ferromagnetic Resonance2014

    • 著者名/発表者名
      E. Arima, S. Takada, K.Isoyama, M. Kaneiwa, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • 学会等名
      The 2nd Japan-China Symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2014-05-16 – 2014-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 菅原・李グループ ナノ物性工学領域 ホームページ

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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