2014 Fiscal Year Annual Research Report
原子分解能が可能な強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡の開発
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14J00522
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有馬 英司 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 高感度測定 / プローブ顕微鏡 / 磁気交換力顕微鏡 / 極低温 / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「物質表面に作用する磁気交換力を原子分解能で観察できる強磁性共鳴を利用した磁気交換力顕微鏡を開発」することである。具体的には、力学的な相互作用を検出することで試料表面の凹凸像とスピン像の混ざった像を得ることのできる磁気交換力顕微鏡を応用する。周波数変調されたマイクロ波を磁性探針表面に照射し、強磁性共鳴を起こす。それによって探針の磁化が変調され、磁気交換力のみの原子レベルでの分離が可能になる。
本年度、この手法の実現のために①極低温環境下で動作する高感度原子間力顕微鏡の開発、②極低温下で動作する磁性探針へのマイクロ波照射機構の開発、２つの課題を実現した。
①の課題については、世界で初めて、極低温環境下で動作する光てこ方式の原子間力顕微鏡の開発に成功した。この成果により、探針・試料間に働く垂直方向と水平方向の力を分離して同時計測することが可能となった。一般的な手法では、垂直方向のみの相互作用を測定するため、試料表面の複雑な3次元ポテンシャルを観察することは難しい。この手法により、磁性試料表面の磁気交換力の分布をより詳細に測定できると考えられる。この結果については、現在英語論文を投稿中である。
②の課題については、熱揺らぎの少ない極低温下において、マイクロ波を磁性探針に照射して、磁性探針に強磁性共鳴により磁気変調することを可能にした。これは、磁性探針・磁性表面に働く磁気交換力を分離測定できる磁気交換力顕微鏡を開発するための重要な成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①極低温環境下で動作する原子間力顕微鏡の開発、②極低温下で動作する磁性探針へのマイクロ波照射機構の開発の２つの課題について重点的に研究を推進した。①の課題については、世界で初めて、極低温環境下で動作する光てこ方式の原子間力顕微鏡の開発に成功した。この成果により、探針・試料間に働く垂直方向と水平方向の力を分離して同時計測することが可能となった。②の課題については、熱揺らぎの少ない極低温下において、磁性探針を強磁性共鳴により磁気変調することを可能にした。これは、磁性探針・磁性表面に働く磁気交換力を分離測定できる磁気交換力顕微鏡を開発ための重要な成果である。このような機構はほかの研究施設にも例はなく世界で初めての試みである。このように、世界的にも重要な成果を得ており、研究は十分順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の方針として、①先鋭で正常な高保持力磁性探針の作製、②磁性試料の磁気像と凹凸像との分離実験、③3次元磁気交換エネルギーの3次元分布の解明の3つの課題を実現して進めていく。
①の課題について、現有の超高真空原子間力顕微鏡に装備されているArスパッタ銃を用いて、シリコン探針に磁性体を先鋭にコートできるようにスパッタ条件を最適化することで解決する。磁性体としては、Fe,Co,Mn等を取り上げる。現在１Tの保持力を2Tまで大きくする。
②の課題について、26年度開発した極低温光てこ原子間力顕微鏡を用いて、高感度測定を行い、磁気像と凹凸像との分離を行う。試料としては、NiO(001)面を用いる。
③の課題について、探針試料間距離を近づけ相互作用を測定するプログラムが必要になる。このプログラムを作成することで、測定可能になる。
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Research Products
(7 results)
