スピン偏極STMの開発と磁性超薄膜の表面界面構造、電子状態への応用

自旋极化STM的发展及其在超薄磁性薄膜表面界面结构和电子态中的应用

• 批准号: 07750371
• 负责人: 川越 毅
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750371/
• 关键词: STM; スピン偏極; 超高真空; Fe探針; Gd_2Co_7; 清浄表面; Fe超薄膜; エピタキシャル成長

スピン偏極STM用 Fe探針の超高真空中での作製とGd_2Co_7清浄表面のSTM観察本研究はSTM室、試料導入室の2チャンバーで構成される超高真空STM装置で行った。本助成金で購入した150l/sのターボ分子ポンプは試料導入室の排気に用いた。到達真空度はSTM室では2×10^<-8>Pa以下,試料導入室では1.5×10^<-7>Pa以下である。Feは大気中では酸化されやすいため、Fe探針の作製は、電解研磨により1μm程度にしたのち、1.5×10^<-7>Pa以下の超高真空中で、トランスファーロッドを用い引きちぎって作製した。作製したFe探針を用いてグラファイトの原子像を確認した。原子レベルの分解能が得られるのは切断部先端にmini-tipが形成されるためと考えている。現在のところ、この作製法で再現性はよく超高真空中での強磁性探針の作製法が確立した。Ce_2Ni_7型の結晶構造を有するGd_2Co_7は、GdとCoの磁気モーメントが反平行で467Kに補償点をもつフェリ磁性体である。その単結晶はC面が容易に劈開し、磁化容易軸はc軸でKu=1.3×10^7erg/ccと大きな磁気異方性を示す。GdとCoの電子状態の差によりW探針でも原子像が、Fe探針との比較により原子レベルでスピン偏極電流が検出できると期待される・そこで我々はGd_2Co_7(001)清浄表面を1.5×10^<-7>Pa以下の超高真空中で劈開して作製し、観察を行った。現在非磁性W及びFe探針を用いて観察を行った結果、原子レベルの明瞭なステップ構造は確認できたが、原子像及び両者の顕著な違いを見いだすには至っていない。今後、劈開法を工夫し、原子像の確認・バイパス依存性について測定を行う。その他にSTM・RHEED観察が可能な超薄膜作製用の超高真空蒸着装置の作製を行い、2×10^<-8>Pa以下の到達真空度、RHEEDによるSi(111)の7×7清浄表面・MgO(001)上のFe(001)超薄膜のエピタキシャル成長などを確認した。

Fabrication of the Fe probe for SPIN polarization STM in ultra-high vacuum and STM observation of the Gd_2Co_7 cleaned surface This study was carried out in an ultra-high vacuum STM device composed of an STM chamber and a sample introduction chamber. This material was purchased at a rate of 150l/s and the sample was introduced into the exhaust chamber. When the vacuum degree is reached, STM chamber is 2×10^<-8>Pa or less, sample introduction chamber is 1.5×10^<-7>Pa or less. Fe probe is prepared in ultra-high vacuum under 1.5×10^ Pa by electrolytic grinding to the extent of 1μm<-7>. The atomic image of the Fe probe was confirmed. The atomic decomposition energy can be obtained by forming a mini-tip at the tip of the cutting part. Now the reproducibility of the method of manufacturing ferromagnetic probes in ultra-high vacuum has been established. Ce_2Ni_7-type crystal structure has the magnetic properties of Gd_2Co_7 and Gd_2Co_7, and the magnetic properties of Gd_2Co_7 and Gd_2Co_7 have the antiparallel compensation point at 467K. The crystal is easy to split on the C plane, and the magnetization axis is easy to split on the C axis. Ku=1.3×10^7erg/cc. Gd_2Co_7(001) surface is cleaved under 1.5×10^<-7>Pa in ultra-high vacuum. Now the non-magnetic W and Fe probes are used to observe the results, atomic images and optical structures, and atomic images and optical structures are confirmed. In the future, the splitting method will be used to confirm the atomic image. In addition, STM·RHEED inspection was performed to determine the possible operation of ultra-high vacuum evaporation equipment for ultra-thin film production, vacuum degree below 2×10^<-8>Pa, RHEED inspection of Si(111) and 7×7 clean surface, and the growth of Fe(001) ultra-thin film on MgO(001).