Detection of ferromagnetic resonance and control of magnetization by spin-resolved scanning tunneling microscopy

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本研究はスピン分解走査トンネル顕微鏡を用いて、ナノサイズ磁性体の磁気共鳴測定及びその操作を目指すものである。昨年度は主に、試料作製に取り組んだ。当初は鉄及びコバルトの合金を用いたナノサイズアイランド構造を用いる予定であった。しかしながら、印加可能なマイクロ波の上限周波数と照らし合わせた場合、磁気異方性が想定よりも高く、実現困難であることが判明した。そこで、より磁気異方性の小さなファンデルワールス磁性体である3臭化クロムもしくは3塩化クロム薄膜を用いるよう方針を変更した。超高真空内蒸着装置の作製を行い、金属や半導体など様々な基板上に成長させた。本研究により、最も高品質な薄膜を作製するためには、炭化珪素上に形成された数層グラフェンを用いることが最適であることを見出した。本年度は、まずスピン分解顕微鏡用探針を用いて、3臭化クロム単層薄膜及び3塩化クロム単層薄膜の磁気特性の測定を行う。面直及び面内の磁化曲線から、磁気容易化軸及び異方性磁場の大きさを測定する。測定した異方性磁場の大きさから、共鳴周波数の見積もりを行う。先行研究から推測すると、10GHzから15GHzの周波数で共鳴が引き起こされることが期待される。マイクロ波印加のために、高周波対応ケーブルを極低温走査トンネル顕微鏡システムに組み込む必要があるが、そのセットアップは既に完了しているため、上記の磁化測定が終わり次第、マイクロ波印加による強磁性共鳴観測に取り組む予定である。