STMによる局所的スピン偏極トンネル現象に関する研究

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GaAs薄膜とNi探針を用いた走査型トンネル顕微鏡によるスピン偏極トンネル電子の検出実験を超高真空中で行うとともに、清浄表面を用いた検出実験の基準としてGaAsの劈開面のNi探針にいよる観察を試みたまた,将来GaAsを探針化するために集束イオンビーム加工装置を用いた探針加工の実験も行った。超高真空環境下におけるGaAs薄膜-Ni探針のSTM実験では,これまでに行って来た大気中の実験と比較してスピン依存性電流の安定性及び検出再現性がよく,これまでに調べることのできなかったスピン依存電流のバイアス依存性を測定ができるようになった。光照射より生じる電流電圧特性のバイアスシフトと0バイアスにおける光電流が測定され、トンネル電流がゼロになる近傍で大きなスピン依存トンネル電流が観測された。また、大きく観測されたバイアス領域よりも負バイアス側に0.2〜0.4eVにシフトした点でスピン依存性トンネル電流の位相反転が観測された。これは、これまでに光電子分光等で観測されているNiスピン偏極度の符号反転のエネルギー領域に対応すると予想されるが、反転が観測されるエネルギー値が試料表面状態の違いによって生じるバイアスシフト量の違い依存してしまうため、現時点ではNiエネルギーバンドとの詳しい対応づけはできない。この問題を解決すべくGaAs試料の劈開面を用いた実験系の作成をした。超高真空STMに劈開用の軸を装着し、10-8Paの真空中で劈開し,Ni探針での原子像観測を試みた。GaAs(110)清浄面のW探針により観察結果は多く報告されているが,Ni探針を用いたものの報告はない。本研究で作成した装置を用いて,GaAs(110)1エ1構造がNi探針により観察された。FIBを用いた探針加工実験では、W探針の加工を試験的に行い、その加工状態を評価するために、電界イオン顕微鏡による観察をこころみ、先端半径10nm程度の鋭い探針が得られたことを確認した。