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本年度は単一分子の物性を知る方法としてスピン偏極走査型トンネル顕微鏡(STM)の開発に取り組んだ。この装置の特徴は、超伝導性を示す物質をSTM探針として用いることである。この超伝導状態の探針を表面の構造や分子に近づけ、トンネルスペクトルを測定することにより、スピン偏極率を求めることができる。
一般に、スピン偏極STMは磁性探針を用いるため、表面の磁化の向きに関する情報が得られるが、スピン偏極率を求めることができない。しかし、この超伝導探針を用いたSTMは局所的にスピン偏極率を測定することができるという大きな特徴を有している。これまで、この装置の開発に成功したグループは無い。
本研究課題において今年度、Nbのワイアをケミカルエッチングして高分解能のSTM探針を得ることに成功した。我々のアプローチの独創的な点は、Nb探針先端の酸化物を除去する方法として電界イオン顕微鏡(FIM)を用いたことである。これにより、STM探針の表面にNbが出ている状態に調製することが可能となった。
この成果により、今後トンネルスペクトルの信頼性が飛躍的に向上し、より正確なスピン偏極率を求めることが可能となる。さらに、STM探針としては原子分解能を有することが必要である。我々はこのNb探針を用いてSi(111)7x7表面の原子像を得ることに成功し、空間分解能の点でも優れていることを実証した。
今後、得られた探針を低温環境下に置き、スピン偏極率の計測を試みる予定である。
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