走査型ローレンツ力顕微鏡の研究開発

扫描洛伦兹力显微镜的研发

基本信息

批准号：
15651042
负责人：
真島豊
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本萌芽研究では、研究代表者が考案した走査型ローレンツ力顕微鏡の磁気分布像の水平分解能を約一桁すなわち数十ナノメートル程度に向上させ、磁気分布像と表面凹凸像の同時観察を行う機器開発を行うことを目的とする。走査型ローレンツ力顕微鏡では、導電性カンチレバーを磁性体表面に接触させ、ファンクションジェネレータを用いて交流電圧を導電性カンチレバーに印加することによりカンチレバー先端のチップに交流電流を流す。この電流と磁性サンプルからの漏れ磁束によりローレンツ力が発生し、カンチレバー横方向の歪みに起因した変位をロックインアンプを用いて検出する。このカンチレバーの横方向の歪みは、磁束密度に依存するため、ロックインアンプ出力を画像化することで磁気分布像を観察できる。また、カンチレバーの縦方向変位を一定に保つフィードバックを導入するいわゆる接触型原子間力顕微鏡の原理を使用することにより表面凹凸像の同時観察が可能である。平成16年度は、新たに導電性ダイヤモンドコートカンチレバーを用いて走査型ローレンツ力顕微鏡像を安定して観察した上で、水平方向分解能を向上させることを試みた。導電性ダイヤモンドコートカンチレバーを使用することによりチップの摩耗を低減し、フィードバックの最適化を施し電流の安定化を図ることにより、磁性体の鉄コバルトの磁区ドメインの明瞭な磁気分布像を観察し、表面凹凸像も同時に観察することに成功した。水平分解能としては100ナノメートル以下を達成した。

这项胚胎研究旨在开发设备，通过改善主要研究者设计的扫描洛伦兹力显微镜的磁分配图像的水平分辨率，从而同时观察磁分布图像和表面不平坦的图像。在扫描Lorentz力显微镜中，将带电导电悬臂与磁性材料的表面接触，并使用功能发生器将AC电压施加到导电悬臂上，以通过悬臂的尖端传递AC电流。这种电流和从磁性样品中泄漏的磁通量会产生洛伦兹力，并使用锁定放大器检测到悬臂侧向偏移引起的位移。悬臂的横向失真取决于磁通量密度，因此，通过想象锁定放大器输出，可以观察到磁分布图像。此外，通过使用所谓的接触类型原子力显微镜的原理，该原子显微镜引入了反馈以保持悬臂常数的纵向位移，可以同时观察表面不平衡图像。在2004年，我们尝试使用新的导电钻石涂层的悬臂稳定观察lorentz力显微镜图像后，试图改善水平分辨率。通过使用导电钻石涂层的悬臂，降低了芯片磨损，并优化了反馈以稳定电流，并观察到铁钴磁性材料的磁性域域的清晰磁分布图像，并同时成功观察到表面凹形和凸面图像。水平分辨率低于100纳米。