| 研究課題/領域番号 |
25390075
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小倉 正平 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10396905)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 水素 / スピン偏極 / 表面磁性 |
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| 研究概要 |
本研究ではスピン偏極水素原子ビームを利用してAg(111)上の物理吸着酸素分子層の表面磁気秩序を明らかにすることを目的とする．現有のスピン偏極水素原子ビームにスピン選別のためのシュテルン・ゲルラッハ(SG)磁石を作成して組み合わせ，可動の四重極質量分析器(QMS)によりスピン偏極率の測定を行う．さらに現有の超高真空装置と組み合わせ，Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子層にスピン偏極水素原子ビームを入射し，散乱後のスピン偏極率の変化をSG磁石とQMSにより測定する．また現有の外部磁場印加装置を用いて，入射水素原子ビームのスピンの試料表面に対する方向を制御してスピン偏極率の変化を測定することにより，酸素分子のスピンの方向を解明する．得られた実験結果をもとに解析を行い，表面磁気秩序の解明を行う．
本年度はスピン偏極水素ビームを散乱実験のための超高真空槽と組み合わせ，スピン偏極水素原子ビームの高強度化と，SG磁石とQMSの位置制御機構の作成を行った．スキマーを作成しビームノズルの直後に設置し，超高真空槽においてQMSによりビーム強度を測定し，スキマーとビームノズルとの距離を変化させてビーム強度の最適化を行った．QMSの信号強度と試料位置に設置したビームストッパーの有無による圧力変化からビーム強度を見積もり，スキマーの導入により試料位置でのビーム強度が約10倍増加することがわかった．さらに超高真空槽のビーム照射時のバックグラウンド圧力もよくなり，信号雑音比が向上しより感度の高い測定ができる状態となった．さらにSG磁石については4軸，QMSについては2軸の位置制御機構を作成し，スピン偏極率の測定が可能な状態となった．一方，スキマーの導入によりスピン偏極のための六極磁石とSG磁石の設置位置の変更が必要となったため，真空系の再設計を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
スキマーの導入により真空部品の再設計が必要となりやや当初の計画とは遅れている．早急に再設計を行い，当初の予定に間に合わせたい．
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| 今後の研究の推進方策 |
SG磁石を設置してスピン偏極率の測定を行う．超高真空槽内にAg(111)試料を準備し，その表面に物理吸着した酸素分子層で散乱した水素原子のスピン偏極率変化の測定を行う．また六極磁石の直後にスピン偏極していないビーム成分を除去するビームストッパーを置き，スピン偏極率とビーム強度の変化を測定する．計算結果との比較をしながら，ビームの最適化を行う．ビームの収束位置に準備したAg(111)表面上の物理吸着酸素分子層にスピン偏極水素原子ビームを照射し，散乱後のスピン偏極率の変化を測定する．表面の磁場が均一な場合ではスピン反転は起こらず，不均一な磁場があればスピン反転が起こると考えられる．酸素分子のスピンの向きは吸着量が低い場合は表面垂直で，吸着量が高い場合は表面平行になることが予測されており，水素原子の表面に対するスピンの向きによりスピン偏極率の変化に違いがあると考えられるので，試料まわりに外部磁場を印加することにより水素原子のスピンの向きを制御し，その違いを調べる．また基板温度や吸着量により酸素分子の吸着構造が変わるので，それらを変化させた測定も行う．水素原子ビームの強度が低く散乱後のスピン偏極率の測定が困難な場合は，表面における水素分子生成率をQMSによって測定することによりスピン反転時間を求めることも試みる．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初予定していた真空部品の再設計を行ったため年度内に発注が間に合わなかったから．
平成26年度に再設計を行った真空部品の購入に使用する．
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