磁気共鳴走査力顕微鏡技術による交換相互作用の原子分解能検出

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310080
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 武笠 幸一 北海道大学, 創成科学研究機構, 科学技術振興研究員(特任教授) (00001280)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末岡 和久 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60250479) ; 加茂 直樹 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (10001976) ; 有田 正志 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20222755)
• Keywords: 非接触原子間力顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / プローブ顕微鏡 / 交換相互作用 / 強磁性共鳴 / スピン計測

Research Abstract

室温動作の非接触原子間力顕微鏡による交換相互作用力測定実験を引き続き継続し、鉄、ニッケル探針に加えコバルト探針による実験を進め、スピン依存であると期待される表面凹凸非対称性についての測定データの蓄積を行った。
本年の主たる研究目標の一つである、in-situでの単結晶探針作製については、シリコン探針先端部への鉄単結晶成長を試みた。本年の研究において提案した単結晶成長方法は、試料基板上にin-situで鉄薄膜を形成し、試料基板を過熱した状態で、シリコン探針を鉄薄膜上にアプローチし、制御性良く試料表面に接触させ、試料表面薄膜から原料原子を供給し探針先端部へ単結晶を成長させるものである。基板温度、探針のアプローチ速度、接触の程度などの実験条件を詰めることによって、数ミクロン程度の結晶が形成できることを見出した。結晶表面の形状から、いくつかの単結晶粒塊からできている。EDX分析によればシリコンの混入があり、珪化鉄となっている可能性もあり、現在TEM等による詳細な分析を進めている。シリコン探針先端部に形成した結晶は、結晶がついている探針を磁気力顕微鏡の探針として利用して磁区観察をしたところ磁気像が得られた。磁気双極子探針的に振舞ったことから、結晶部では強磁性が発現していることが確認された。
極低温非接触原子間力顕微鏡については、排気系、磁場印加用の超伝導コイルおよびグラディエントコイルを配置したクライオスタット、AFMヘッド部の試作が完了し、装置剛性の試験等をSTM測定から行いつつ、交換力測定用への最適化配置を検討し、改良を進めている。
MESMプロセスによるカンチレバー作製については、4端子タイプのセンサーカンチレバーを磁気抵抗効果素子ならびにカーボンナノチューブの電界効果トランジスタ素子を搭載したカンチレバーの作製を試みつつ、必要となる強磁性共鳴用カンチレバーの作製技術の習得を行った。