| 研究領域 | 機能コアの材料科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05179
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
宮町 俊生 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (10437361)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 走査トンネル顕微鏡 / 原子層 / 機能コア / 単一原子センサ / MgO機能コア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の構造計測・解析技術の進展に伴い、ステップ、転移、欠陥、表面再構成、異種界面相互作用等、表面・界面におけるナノ～原子スケールでの空間変調、即ち「機能コア」を制御することの重要性が明らかになってきた。本研究では、スピントロニクス素子中のトンネル障壁材料に用いられている酸化物材料MgO薄膜に機能コアを創出し、その構造と電子・磁気状態を走査トンネル顕微鏡により軌道・スピン分解して調べる。そして、MgO薄膜表面に吸着した単一原子のスピン状態をセンサとして利用することによりMgO機能コアの機能性発現の起源をサブオングストロームスケールで解明することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は窒化鉄および酸化マグネシウム原子層表面にナノ・原子スケールでの空間変調である「機能コア」を作製し、その機能性を構造と電子・磁気状態の原子分解能観察が可能な走査トンネル顕微鏡(STM)を用いてサブオングストロームスケールで解明することを目的とする。窒化鉄/酸化マグネシウム原子層上に磁性単一原子を作製し、近接効果を考慮した「機能コア+磁性単一原子」の機能性をSTMにより電子軌道分解・スピン分解して明らかにする。本年度は窒化鉄原子層表面上にCo単一原子を作製し、そのSTM観察を行った。また、スピン偏極STM観察に向けて使用するSTM装置の安定性とスピン空間分解能を評価した。
窒化鉄原子層表面上の磁性Co単一原子のSTM構造観察の結果、Co単一原子はp4gmおよび(2×2）の2つのサイト上に吸着していることがわかった。吸着サイトの異なるCo単一原子のSTM分光測定を行った結果、分光スペクトルの形状が大きく異なることが明らかになった。理論計算との比較より窒化鉄原子層との混成状態が異なることに由来してCo単一原子の磁気モーメントが大きく異なることが示唆される。窒化鉄原子層のp4gmサイトとc(2×2）サイトのSTM分光スペクトルの形状には大きな違いが見られなかったが、Co単一原子吸着によりフェルミ準位近傍の3d状態の局在性が増し、その結果、窒化鉄原子層の局所状態密度の微小な違いを検出することに成功した。得られた結果から窒化鉄機能コアの電子・磁気状態の詳細に明らかにするための単一原子センサの有用性・重要性が明らかとなった。並行して、高剛性架台およびアクティブ除振システムを新たに導入し、より低ノイズ環境の測定が可能になったSTM装置を用いてNdFeB磁石のスピン偏極STM観察を行った。結果、サブナノメートル分解能でNdFeB磁石の磁壁幅を評価することに成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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