2011 Fiscal Year Research-status Report
ＳＴＭ―ＳＱＵＩＤハイブリッド顕微鏡による磁性体・超伝導体の微細磁気物性測定
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23560425
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| Research Institution | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
林 忠之 仙台高等専門学校, 専攻科, 准教授 (80310978)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / SQUID顕微鏡 / 超伝導材料・素子 / 磁性材料・素子 |
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| Research Abstract |
SQUID磁気顕微鏡と走査トンネル顕微鏡(STM)の特長を併せ持ったSTM-SQUID顕微鏡を用いて、磁性材料および超伝導材料の微細磁気特性を測定評価する手段を開発することを目的とし、平成23年度は高温超伝導体を測定可能な冷却ステージを備えた、STM-SQUID磁気顕微鏡の作製を行った。液体窒素冷却ステージにより超伝導状態における磁場分布計測が可能となり、超伝導線材を試料として常伝導状態と超伝導状態それぞれの電流パスの違いによる磁場分布を計測できた。液体窒素温度よりも低温における磁場計測を実現するため、液体窒素槽を真空ポンピングする工夫をすることにより、70K以下の試料温度を得ることができた。 超伝導薄膜のアンチドット試料を作成し、ボルテックス観測を試みた。磁場印加冷却により、試料全体の磁化を確認することができたが、ボルテックスの微細磁場分布を明瞭に観測することはできなかった。そのため、STM走査分解能と冷却温度のさらなる低温化を課題に挙げた。 走査分解能を向上させるために、アナログ制御方式のピエゾステージに変更し制御ソフトウエアの改良を検討した。ボルテックスのピンニングをより強くし、磁気信号のS/Nを向上させるために、低温超伝導SQUIDをセンサとし、液体ヘリウムで試料を冷却できるSTM-SQUID顕微鏡ヘッドの設計・開発を並行して進めてきた。また、磁場分解能を向上させるために、磁気プローブをグラジオメータとして使用する方式を検討してきた。当初計画では、磁性薄膜内部の磁化分布測定としてスピン偏極STMの測定環境を確立する予定であったが、以上の走査機構の改良等を進めた。
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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
高温超伝導体を測定可能な冷却ステージを備えた、STM-SQUID磁気顕微鏡の作製を行い、高温超伝導体を試料とした磁場分布測定を予定通り実施できた。課題を遂行するための問題点抽出を行い、走査分解能の向上対策、磁気信号のS/Nを向上させるために低温超伝導SQUIDをセンサとしたSTM-SQUID顕微鏡ヘッドの設計・開発、磁場分解能を向上させるためのグラジオメータ方式の検討をしてきており、スピン偏極STMの原理検証を開始することには至らなかったが総合的にはおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
液体窒素冷却ステージを有するSTM-SQUID顕微鏡と液体ヘリウム動作のSTM-SQUID顕微鏡を併用して、SQUIDセンサによる磁場測定とともに、スピン偏極STMによる高空間分解能測定を併用した、より正確な磁化分布の測定を試みる。また、STSを用いて高温超伝導材料における磁束量子の電子状態の微細分布の正確な描像を取得する。STM-SQUID による磁場の直接測定の前もしくは後に、特にボルテックス周辺においてCITS の高分解能測定の予備実験をおこない、微分コンダクタンスを調べることによってSTS 状態密度像を取得する方法を検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
高感度電流測定のためのリモートソースメータ(申請設備品)を組み合わせた低温試料測定用STM-SQUID 顕微鏡システムを用いて、超伝導体試料の磁気測定をおこなう。その他、SQUID顕微鏡ヘッド改良、磁気試料作成などの消耗品と研究打ち合わせおよび成果発表の旅費に充てる。今年度予算の残額発生は、アナログ駆動ピエゾステージへの改良費用として、チャンバーのフィードスルー、および真空と大気の中継ケーブルの必要が発生したため次年度への繰り越しを選択したものである。
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