2023 年度研究成果報告書

4d遷移金属超薄膜のスピン分布観察による磁性評価と強磁性発現機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05316
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	北海道大学
研究代表者	松山秀生北海道大学, 理学研究院, 特任准教授 (50374187)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード	スピン / Pd / 超薄膜 / 量子井戸
研究成果の概要	Pdは非磁性物質であるが、STO(001)基板上のPd超薄膜で強磁性が発現すると報告された。しかし、Pd薄膜のスピン分布を直接観察した報告はない。当初STO上にPd超薄膜を成膜する予定であったが、様々な条件で成膜を試みたが、Pdエピタキシャル膜は得られなかった。そこでCu(001)基板上にPd超薄膜を成膜し、スピン偏極STMでPd膜の微分コンダクタンスdI/dV像観察を行った。得られたdI/dV像の平坦なテラス内に明暗のコントラストが得られた。これは多磁区構造を取る磁性薄膜のスピン像と解釈できるが、Pdが強磁性を発現していると結論づけるには、さらにデータの蓄積を必要である。
自由記述の分野	表面磁性
研究成果の学術的意義や社会的意義	慶應大のグループはSTO(001)基板上にPd超薄膜を成膜し、基板を含めた試料の磁化測定からある特定の膜厚でPdに強磁性が発現すると結論付けた。しかし、試料には大きな常磁性成分があり、また磁性不純物も混入する可能性があるため、Pd超薄膜のスピン分布を直接観察することが望まれていた。STO基板上に原子レベルで平坦なPd超薄膜を成膜することはできなかったが、Cu(001)基板上に形成することに成功し、スピン偏極STMでPd薄膜を観察し、スピンに依存すると考えられるコントラストを得た。Pd薄膜が強磁性を発現したと結論付けることはまだできないが、データの蓄積を進めることで結論を導くことが可能である。