走査型トンネル顕微鏡におけるスピン偏極トンネル現象に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06236202
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 武笠 幸一 北海道大学, 工学部, 教授 (00001280)
• 研究分担者: 岩田 達夫 北海道東海大学, 工学部, 講師 (20119647) ; 末岡 和久 北海道大学, 工学部, 助手 (60250479) ; 廣田 榮一 北海道大学, 工学部, 教授 (40241351) ; 早川 和延 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80218552)
• キーワード: STM / スピン偏極 / モット・スピン検出器 / 集束イオンビーム / 表面磁性

研究概要

1992年大気中STMで、GaAs薄膜試料-Ni探針でスピン偏極トンネル電流の検出に成功した。
(1)本年度は超高真空の系に実験を移行し、定量的評価が可能となった。結果としてS/Nの良いスピン偏極電流が測定され、探針磁化およびGaAs スピン偏極度に依存することが明確となった。超高真空用STMユニットを用いて、10^<-6> Paで測定可能となた。この系に偏極光学系および制御系を作製設置した
(2)STS測定において、大部分は光電子分光の測定結果で説明がつくが、表面準位を介したと思われるトンネル現象が観測され、メカニズムについては今後の問題である。
(3)このGaAs薄膜の実験においては表面処理上の問題で原子分解能が得られていないが、GaAs単結晶のへき開面よりのスピン偏極トンネル電子を原子分解能で検出する実験がスタートしている。STM真空チャンバー中でへき開する治具を作製し、(110)単結晶面を出し、Ni探針でGaおよびAs原子像が得られている。Ga、Asでは状態密度が異なるため偏極度のちがいが検出されることが期待される。Ni探針でのGaAs原子像の観察は初めてのデータであるが、スピン偏極電流は現在検出されていない。

研究成果

• [文献書誌] 武笠幸一: "スピン偏極走査トンネル顕微鏡の試み" 応用物理. 63(3). 263-267 (1994)
• [文献書誌] 武笠幸一: "スピン偏極STMファミリーの開発" 固体物理. 29(3). 55-64 (1994)
• [文献書誌] K.Mukasa: "Exchange Interaction between Magnetic Moments of Ferromagnetic Sample and Tip-Possibility of Atomic-Resolution Images of Exchange Interactions by the Exchange Force Microscopy" Jpn.J.Appl.Phys.33. 2692-2695 (1994)
• [文献書誌] K.Mukasa: "Spin Polarized STM and its Family" The 5th NEC Symposium on Fundamental Approaches to New Material Phases. 16-20 (1994)
• [文献書誌] 武笠幸一: "スピン偏極STMと交換力顕微鏡" JRDC異分野研究者交流フォーラム「走査プローブ顕微鏡のサイエンス. (1994)
• [文献書誌] K.Mukasa: "Some Topics from Spin Polarized Tunneling" JRDC Pre-Research "Atomic Scale Electron/Photon Systems" Spin STM-Presentand Future. (1994)
• [文献書誌] K.Mukasa: "Spin Polarized STM and its Family" Materials Science & Engineering B. (掲載決定). (1994)
• [文献書誌] K.Mukasa: "Spin Polarized Scanning Tunneling Microscopy and its Family" Optoelectronics. (掲載決定). (1994)