交換力顕微鏡における最適なプローブの開発

交换力显微镜最佳探针的开发

• 批准号: 00J07154
• 负责人: 中村 基訓
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J07154/
• 关键词: EFM; SMRM; カンチレバー; MR効果

本研究では、物質表面のスピン状態を観測できる交換力顕微鏡(Exchange Force Microscope : EFM)用の最適なプローブの開発を目的としている。今年度はその基礎研究として試料からの局所的な漏えい磁場を定量的に測定することが可能な走査型磁気抵抗効果顕微鏡(Scanning Magnetoresistance Microscope : SMRM)用プローブの改良およびその空間分解能・感度の評価を行った。昨年度までのプローブの試作およびその評価をうけ、リード電極部の材料の改善・4端子化、作製プロセスの最適化を実現することで、SMRM用プローブであるMR素子を搭載したカンチレバーを歩留まり良く作製することを可能にした。また、MRセンサのアスペクト比を変えることによるMR特性の違いについても検討した。さらに作製したプローブを市販のプローブ顕微鏡ユニットに搭載し、磁性ガーネット表面からの漏えい磁場のマッピングを行った。取得した像からプローブの空間分解能と磁場感度を見積もると、5μm×1μmというMR素子サイズのプローブを用いた場合、空間分解能は約1μm、磁場感度は数Oe程度であることがわかった。プローブの空間分解能を改善するにはMRセンサの微細化が必要であり、現行の作製プロセスを用いても微細化(〜100nm)は容易に達成できる。現在採用している異方性磁気抵抗素子(Anisotropic Magnetoresistive sensor : AMR sensor)を用いた場合、素子を微細化することで100nm程度の空間分解能が達成できると考えられる。さらに高感度なスピンバルブ素子を磁気センサとして搭載すれば、さらなる高分解能化が実現できる。数10nm程度の分解能が達成されれば、磁気抵抗素子を搭載したカンチレバーが交換力顕微鏡用の有力なプローブになると考えられる。

The purpose of this study is to measure the state of the material surface using an exchange force microscope (Exchange Force Microscope: EFM). This year's Basic Research Institute's basic research laboratory's quantitative measurement of the magnetic field of the laboratory's basic research laboratory was carried out using a scanning magnetoresistance microscope (Scanning Magnetoresistance Microscope: SMRM) uses プローブの IMPROVED およびその spatial decomposition and sensitivity のvaluation価を行った. Last year's trial production of the までのプローブの trial production およびそのreview価をうけ, improvement of the material of the リード electrode part, 4-terminal change, and optimization of the production プロセスのNow equipped with することで and プローブであるMR Soko を for SMRMたカンチレバーを歩stayまり好くproduced by することをpossibleにした.また, MRセンサのアスペクト比を変えることによるMR characteristics のviolation いについても検検した. Equipped with a commercially available micromirror manufactured by さらにしたプローブをし、Magnetic ガーネット surface leakage えいmagnetic field のマッピングを行った. Acquisition of spatial resolution energy and magnetic field sensitivity of the image sensor, 5μm × 1μm MR element sensor In the case where the ズのプローブ is used, the spatial resolution is about 1μm, and the magnetic field sensitivity is only a few Oe degrees.プローブのspace decomposition can improve the するにはMRセンサのrefinement, which is necessary and now It is easy to achieve the goal of miniaturization (~100nm) by using いても. Nowadays, when using Anisotropic Magnetoresistive sensor (AMR sensor), the sensor can be miniaturized and can achieve spatial resolution of 100 nm. The さらに high-sensitivity なスピンバルブatomic をmagnetic センサとして is equipped with すれば and さらなるhigh-resolving energy が実成できる. Achieved decomposition capability of several 10nm and equipped with magnetic resistant elements.ンチレバーがExchange the power of the micromirror with the powerful なプローブになると卡えられる.

项目成果

Motonori Nakamura: "Scanning magnetoresistance microscopy with a magnetoresistive sensor cantilever"Applied Physics Letters. 80. 2713-2715 (2002)

Motonori Nakamura：“使用磁阻传感器悬臂梁扫描磁阻显微镜”应用物理快报。