ナノグラニュラーシステムを用いたスピン共鳴現象の解明

使用纳米颗粒系统阐明自旋共振现象

基本信息

批准号：
19656182
负责人：
水口将輝
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656182/
关键词：
磁性スピンエレクトロニクスグラニュラー共鳴

项目摘要

金属微粒子を絶縁体、あるいは半導体中に分散したグラニュラーシステムに関する様々な研究が古くから行われている。グラニュラー系では興味深い伝導現象が観測されるが、未だ、その伝導機構やスピンダイナミクスに未解明の部分が多い。そこで、本研究では様々な形態のナノサイズグラニュラーシステムにおけるスピンダイナミクスを共鳴現象から明らかにすることを目的とした。本年度は、昨年度得られたグラニュラーシステムの創製方法に関する知見を生かし、微粒子径や微粒子間距離などを様々に変化させたグラニュラー構造を系統的に創製し、共鳴現象を利用したナノサイズグラニュラーシステムの共鳴現象の測定を行い、スピンダイナミクスの解明に着手した。まず、Fe連続膜のFMR測定を行った結果、磁場の印加に従って周波数がシフトする共鳴ピークが観測され、その強度は膜厚の増加に比例することが確認された。続いて、膜厚3nmのFeナノドットを含有するグラニュラー薄膜では共鳴ピークが観測されたのに対し、同膜厚のFe連続膜では明確な共鳴ピークが観測されなかった。蒸着量が等しく構造のみが異なる2種類のFe薄膜において、異なる共鳴現象が観測されたのは非常に興味深い結果である。Feの形状磁気異方性が両者で異なることがその起源として考えられるが、詳細は明らかでない。Feナノ粒子が整列した膜厚0.3nmの試料についても測定を行ったが、明確な共鳴ピークは観測されなかった。これは、Feのスピン数が本手法の検出限界以下であることを示唆している。今後、これを観測するためには、試料をウェーブガイドの中に埋め込むなどの感度を向上させる工夫が必要であると考えられる。

自古代以来，已经对颗粒系统进行了各种研究，其中细金属颗粒分散在绝缘体或半导体中。在颗粒系统中观察到了有趣的传导现象，但是它们的传导机制和自旋动态仍然有许多无法解释的方面。因此，这项研究旨在通过共振现象以各种形式的纳米化颗粒系统阐明自旋动力学。今年，我们使用了去年获得的有关如何创建颗粒系统的知识，并系统地创建了粒度和颗粒间距离变化的颗粒结构，并使用谐振现象测量了纳米尺寸颗粒系统的共振现象，并开始阐明旋转动力学。首先，进行了Fe连续膜的FMR测量值，并观察到根据磁场的应用频率移动的谐振峰，并确认膜的强度与厚度的增加成正比。接下来，在颗粒薄膜中观察到一个共振峰，该薄膜包含厚度为3 nm的Fe纳米，而在相同厚度的Fe连续膜中未观察到明显的共振峰。一个非常有趣的结果是，在两种类型的Fe薄膜中观察到不同的共振现象，具有相等的沉积量和不同的结构。据信，Fe的形状磁各向异性在两者之间是不同的，但是细节尚不清楚。还对厚度为0.3 nm的样品进行了测量，其中Fe纳米颗粒被对齐，但未观察到明显的共振峰。这表明FE的自旋数低于该技术的检测极限。为了将来观察到这一点，人们认为有必要实施提高灵敏度的措施，例如将样本嵌入到波浪指南中。