STMによるMgO基板上の単一Fe原子の巨大磁気異方性の原理解明

• 研究課題/領域番号: 15K13357
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 山田 豊和 千葉大学, 大学院融合科学研究科, 准教授 (10383548)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: スピントロニクス / 磁気異方性 / STM / 表面界面物性 / 酸化物 / 走査プローブ顕微鏡

研究成果の概要

自作の超高真空・走査トンネル顕微鏡(STM)装置を用いて、MgO基板上の単一Fe原子の磁気異方性解明を目指した。Fe(001)ウィスカ単結晶を基板とした。Fe(001)表面を室温で1L酸素暴露後850K以上に加熱することでFe(001)-p(1x1)O原子テラスを得た。Mgを1原子層蒸着し酸化・アニールにより原子レベルで平坦なbcc-MgO(001)膜基板を作成した。この上にFe原子膜を吸着するとギャップは消え電子状態ピークの発現を確認した。次に、極低温STM装置にてFe単原子蒸着実験を行った。しかし、突如、真空度が悪化し復旧に6か月を要した。今後、Fe原子の吸着実験を再開し測定を継続する。

研究成果

• [雑誌論文] スピン偏極STMの発展の歴史と今後の課題 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田豊和
  • 雑誌名: 日本真空学会誌 巻: 60
  • NAID: 130006900152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature control of the growth of iron oxide nanoislands on Fe(001) (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada, Yuki Sakaguchi, Lukas Gerhard, and Wulf Wulfhekel
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 8S1 ページ: 08NB14-08NB14
  • DOI: 10.7567/jjap.55.08nb14
  • NAID: 210000146981
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of π-d hybridization in 300-K organic-magnetic interface: metal-free phthalocyanine single molecules on bcc Fe(001)-whisker (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Yamada, Y. Yamagishi, S. Nakashima, Y. Kitaoka, and K. Nakamura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 19 ページ: 195437-195437
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.195437
  • NAID: 130006710390
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron-bombarded <110>-oriented tungsten tips for stable tunneling electron emission (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Yamada, T. Abe, N. M. K. Nazriq, and T. Irisawa
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 3 ページ: 033703-033703
  • DOI: 10.1063/1.4943074
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature control of the growth of iron-oxide nano-islands on Fe(001) (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada, Yuki Sakaguchi, Lukas Gerhard, and Wulf Wulfhekel
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: accepted
  • NAID: 210000146981
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ]Method for Controlling Electrical Properties of Single-Layer Graphene Nanoribbons via Adsorbed Planar Molecular Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Tanaka, Ryo Arima, Minoru Fukumori, Daisuke Tanaka, Ryota Negishi, Yoshihiro Kobayashi, Seiya Kasai, Toyo Kazu Yamada and Takuji Ogawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 12341-12341
  • DOI: 10.1038/srep12341
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] スピン偏極STM によるFe 単原子膜中のスキルミオン観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口貴之，ウルフ ウルフヘケル，山田豊和
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
• [学会発表] Fe(001)上の鉄酸化物ナノ島成長の温度制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田豊和，坂口雄基
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
• [学会発表] スピン偏極走査トンネル顕微鏡(SP-STM) (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田豊和
  • 学会等名: ナノ学会部会合同シンポジウム
  • 発表場所: グランドパレス川端, 秋田
  • 年月日: 2016-12-26
  • 招待講演
• [学会発表] STM molecular architecting using single atoms, single molecules, and graphene nanoribbons (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Yamada
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME 2016)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] STMによるFe/MgO単原子層/Fe(001)-p(1x1)Oの原子・電子構造解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂口雄基,山田豊和,
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Growth of atomically-flat bcc-Fe/MgO(001) films on Fe(001)-p(1x1)O (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada
  • 学会等名: The First Symposium of Chiral Molecular Science and Technology in Chiba University ‘-Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba-‘
  • 発表場所: Chiba Univ.
  • 年月日: 2016-03-01
  • 国際学会
• [学会発表] Opeing talk: spin-polarized STM overview (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Yamada
  • 学会等名: 6th international conference of spin-polarized scanning tunneling microscopy (SPSTM-6
  • 発表場所: Chiba Univ, Chiba
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スピン偏極STMによる原子レベルでの磁性探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田豊和
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会STMノーベル賞&AFM発明30周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ, 新潟
  • 招待講演
• [学会発表] 極限スピン観察と制御：SP-STM (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田豊和
  • 学会等名: 日本磁気学会第210回研究会
  • 発表場所: 中央大学駿河台記念館510号室
  • 招待講演
• [学会発表] Atomically flat MgO monolayer films on Fe(001)-p(1x1)O (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sakaguchi, Lukas Gerhard, Wulf Wulfhekel, and Toyo Kazu Yamada
  • 学会等名: International 2016 Multilayers Metallic on Symposium (MML2016)
  • 発表場所: Uppsala Univ., Uppsala, Sweden
  • 国際学会
• [学会発表] Atomically-Flat MgO Interfaceon Fe(001)-p(1x1)O (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi,N.K.M.Nazriq and T.K. Yamada
  • 学会等名: The 23rd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM23)
  • 発表場所: Niseko
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] Control of single molecular electronic states with STM atom manipulation: toward single molecular device (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada
  • 学会等名: 2015 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR 2015)
  • 発表場所: Sun Moon Lake, Taiwan
  • 年月日: 2015-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Defect free interface for bcc-MgO/Fe(001): STM/STS study (2015)
  • 著者名/発表者名: SAKAGUCHI Y., GERHARD L., YAMADA T. K.,
  • 学会等名: International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces 2015 (ICMFS2015)
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2015-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative STM spin-polarization measurements of single molecules on magnetic domains (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada
  • 学会等名: Workshop on “Spins at Surfaces”
  • 発表場所: Univ. of Tokyo
  • 年月日: 2015-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Encyclopedia of Surface Analysis, Chapter: Spin-polarized scanning tunneling microscopy (SP-STM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyo Kazu Yamada
  • 出版者: Springer
• [備考] 山田豊和研究室ホームページ
  • URL: http://adv.chiba-u.jp/nano/yamada-upload/