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

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07225201
• 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 栄一 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 / 交換相互作用 / 交換力顕微鏡 / トンネル現象

研究概要

走査プローブ顕微鏡(SPM)を開発し、これによりトンネル現象を解明することを目的としている。
1.スピン偏極STM(SP-STM)については、GaAs、Niの組み合せで探針および試料のスピン偏極度に依存するトンネル電流が検出された。
2.超高真空STM(HUV STM)をスピン偏極測定用に開発し、SNが非常に良くなり、STSが観測できた。エネルギーバンド構造ならびにスピン偏極のバイアス依存性が測定され、遷移金属のエネルギー構造との関係が解析された。
3.SP-STMの探針のスピン偏極を予め把握しておく必要性から、モット・スピン検出器を開発した。量子井戸構造をMBEで作製し、FIB(集束イオンビーム)で探針状に加工し、モット・スピン検出器によりスピン偏極度を計測することにする。
4.SPMの他の1つとして本研究グループが考えたのは、探針および試料スピン間に働く交換相互作用を計測する交換力顕微鏡(EFM)を考え、理論的検討を行った。井戸型ポテンシヤルの簡単なモデル計測を行い、AFMで計測可能な範囲内にあることが分かった。
5.EFMの実験的検出を行うための実験パラメータを厳密に知ることを目的に、第1原理よりの密度汎関数法を用いて、3原子層および5原子層の探針あるいは試料のモデルについて計算を行った。探針、試料がスピンアップ、スピンアップの系について計算値が出された。

研究成果

• [文献書誌] Y. Umehara, Y. Ogiso, K. Chihra and K. Mukasa: "Method for evaluting 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)