小型スピン分析器の開発と応用

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本研究では、汎用性の高い小型Mott分析器を設計・製作し、これを用いたNEA-GaAs光励起電子線のスピン偏極度測定および電子スピンによる磁性体試料観察を行った。従来のスピン分析器では高電圧、超高真空、サイズなどのため取り扱いが難しいが、このスピン分析器は電極および絶縁構造を最適化することで装置を小型化し、印加電圧20kV〜60kVで動作する。又、静電レンズ系、スピン偏極電子銃を新たに開発し、小型Mott分析器と組み合わせてスピン偏極電子線測定システムを創出した。NEA-GaAs光励起電子線をスピン偏極電子線測定システムにて測定したところ、スピン偏極度の変化にしたがい散乱電子の左右非対称性が変化した。以上により小型Mott分析器の有用性が示され、スピン偏極測定技術を確立した。この技術を磁性体試料表面近傍の電子スピン検出による磁区構造観察に応用し、小型Mott分析器を走査型電子顕微鏡に接続したスピンSEMシステムを試作した。この装置は設置スペースが小さく、又製作コストも低い。このスピンSEMシステムを用いていくつかの磁性体表面を観察したところ、電子スピンによる磁区像を得た。以上により、本スピンSEMの磁性記録領域への適用可能性が示された。本研究により開発を行った小型モット分析器は、形状が小型であり、電気回路系なども便であることから、走査型電子顕微鏡をはじめとする種々の表面分析装置に応用できるものと期待される。また、高密度化が進められている磁気記録工学分野において、磁気ヘツドおよび記録メディア開発にも活用されるものと期待される。