スピン偏極トンネル現象の解明と応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452116
• 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: 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: スピン偏極 / STM / SP-STM / トンネル現象 / ミクロ磁性 / 表面

研究概要

試料に影響を与えずに物質表面のミクロな磁気状態を走査トンネル顕微鏡(STM)で評価することを考え、その基礎となる量子トンネル現象の解明を行った。
1.1992年、本研究グループはGaAs試料、Ni探針を用いてSTMでスピン偏極の検出に成功した。これは大気中のSTMでの実験であるが、GaAs探針のSTMの可能性を示すものである。
2.続いて超高真空下に系を移行し、トンネル実験を行った。トンネル電流のスピン偏極変化が探針およびGaAs試料のスピン偏極度に依存することが明確に示された。また、光超電力効果も観測されている超高真空下でSTMを測定することによりSTSが測定可能となった。結果としてエネルギーバンド構造およびスピン偏極特性が解析出来た。
3.量子井戸構造デバイスを作製し、FIB(集束イオンビーム)で探針状に加工し、探針から電界放射で引き出した電子のスピン偏極度を予め計測し、全て真空中で探針をSTMユニット中へ輸送することを本研究グループのSP-STMでは考えている。これら要素技術はほとんど開発終了しており、一体化したSP-STMの開発準備が進められている。より明確なトンネル現象の理解が可能となろう。
4.専用の超高真空STMを開発することにより、トンネル現象、特にスピン偏極についての理解が可能となり、遷移金属の表面のミクロな磁気状態がSTM法により解析出来た。

研究成果

• [文献書誌] Y.Umehara,Y.Ogiso,K.Chihara and K.Mukasa: "Method for evaluating sharpness of tip apex of a cantilever for the atomic force microscope." Rev.Sci.Instrum.66(1). 269-270 (1995)
• [文献書誌] K.Mukasa,K.Sueoka,H.Hasegawa,Y.Taduke,H.Hayakawa: "Spin-Polarized STM and its Family" Materials Science & Engineering. B31. 69-76 (1995)
• [文献書誌] K.Mukasa,K.Sueoka,H.Hasegawa,Y.Taduke,H.Hayakawa: "Spin-Polarized Scanning Tunneling Microscopy and its Family" Optoelectronics-Devices and Technologies. 10. 259-268 (1995)
• [文献書誌] 佐々木泰、亀井孝明、吉本智巳、岩田達夫、鈴木和郎、末岡和久、武笠幸一: "集束イオンビームを用いた探針加工の研究" 真空. 38(3). 401-403 (1995)
• [文献書誌] 末岡和久、有澤幸恭、迫陽一、武笠幸一、早川和延: "スピン偏極トンネル分光による表面磁性の研究" 電子情報通信学会技報. CPM95-40. 25-30 (1995)