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2019 年度 実績報告書

時間分解スピン偏極STMによる強磁性ナノ構造におけるスピンダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H02779
研究機関東北大学

研究代表者

岡 博文  東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (70374600)

研究分担者 米田 忠弘  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312234)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードスピン偏極STM / Coナノ構造 / 時間分解測定
研究実績の概要

Cu(111)基板上に室温でCoを蒸着することにより、三角形状の2原子層Coナノ構造を自己組織化的に作製した。また、室温でCoとNiを連続蒸着することにより、Coナノ構造の縁をNiで囲んだCo-Niコア-シェル構造の作製に成功した。同様に強磁性体-非磁性体のコア-シェル構造を作製するためCoとAgを連続蒸着したが、2原子層成長するCoに対してAgは1原子層成長するためCoとAgの界面がうまく接合せず、ラフな界面をもつCo-Agコア-シェル構造しか得られなかった。
走査トンネル顕微鏡・分光法により、上記Coナノ構造とCo-Niコア-シェル構造において、電子定在波が形成されることを明らかにした。電子定在波の波数ベクトルを高速フーリエ変換解析により導出し、そのエネルギー依存性からCoナノ構造とCo-Niコア-シェル構造の表面状態のバンド分散を求めた。Coナノ構造の表面状態がナノ構造への閉じ込め効果から量子化されていることを確認した。量子化された準位それぞれのエネルギー半値幅は、準位のエネルギーが大きくなるにつれて大きくなることがわかった。この結果は準位のエネルギーが大きいと緩和時間が短くなることに対応し、緩和時間は数十フェムト秒のオーダーであることがわかった。また、Coナノ構造とCo-Niコア-シェル構造の結果の比較から、Coの表面状態の緩和時間はNiで囲むことにより長くなる傾向が示唆された。
一方、局所的に緩和時間を測定するために、先行研究にならい電圧ポンプ-プローブによる時間分解測定法を立ち上げた。しかしながら、緩和時間を導出できるような明瞭な測定結果を得ることはできなかった。その理由として、電圧ポンプ-プローブ法の時間分解能はナノ秒オーダーであることが考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Magnetic Hysteresis of Single-Molecule Magnets Adsorbed on Ferromagnetic Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Qi Zhi Kun、Mishra Puneet、Ara Ferdous、Oka Hirofumi、Sainoo Yasuyuki、Katoh Keiichi、Yamashita Masahiro、Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: in press ページ: 1~10

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b04428

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin properties of single-molecule magnet of double-decker Tb(III)-phthalocyanine (TbPc2) on ferromagnetic Co film characterized by spin polarized STM (SP-STM)2019

    • 著者名/発表者名
      Ara Ferdous、Oka Hirofumi、Sainoo Yasuyuki、Katoh Keiichi、Yamashita Masahiro、Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 ページ: 183901~183901

    • DOI

      10.1063/1.5079964

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatially resolved magnetic anisotropy of Co nanostructures2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Oka
    • 学会等名
      Tohoku University GP-Spin seminar 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Local structures and electronic properties of single molecule magnets TbPc2 on SrVO3(001)2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Oka, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita, and Tomoteru Fukumura
    • 学会等名
      12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '19
    • 国際学会
  • [学会発表] STM/STS study of single molecule magnets TbPc2 on SrVO3(001)2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Oka, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita, and Tomoteru Fukumura
    • 学会等名
      IBS Conference on Quantum Nanoscience
    • 国際学会
  • [学会発表] コア-シェル型Co-Niナノ構造における電子定在波の形成2019

    • 著者名/発表者名
      岡 博文、米田忠弘
    • 学会等名
      2019年日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] スピン偏極STMによるナノスケール磁気特性の開拓2019

    • 著者名/発表者名
      岡 博文
    • 学会等名
      日本磁気学会研究会「走査型トンネル顕微鏡/分光法を活用した物性研究の新展開」
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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