スピン偏極トンネル分光走査顕微鏡法による表面原子磁性の研究

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スピン偏極トンネル分光走査顕微鏡法を用いた研究を行う上で最大の関心点は、磁性探針を如何に制御するかにある。超高真空中で磁性鉄薄膜をタングステン探針に蒸着したものを磁性探針として使用してきている。この針の磁化方向を直接探る研究はなされていない。そこで理論的にスピン偏極度の既知であるGaAsからの光励起スピン偏極電子をこの磁性探針ベトンネル注入させ、探針先端の偏極度を探った。磁性探針で得たスピン偏極走査トンネル分光曲線から、光のヘリシティ依存性を確認できた。これより単純な解釈から磁性探針先端の偏極度を求めたが、これは以前に我々がマンガン膜上の結果より求めた値より大きかった。さらに、解析を進めるにつれGaAs内部の光励起スピン偏極電子の生成の解釈が問題となってきている。また、磁性探針からの電界放出電子のスピン偏極度をMott検出器でとらえることも試みたが、この際は探針の清浄化がうまくいかず電界放出電子量が不安定で信頼できる結果は得られなかった。そこで電界放射顕微鏡装置を作成し、如何に針を大気中で作成し真空中で加熱等の処理を行えば、清浄で且つ(110)面が析出でき、針の径を変えることができるかの条件を得た。一方、これらの磁性探針の研究と同時に重要なのは、信頼できる磁性試料の作成である。これまで鉄ひげ単結晶上のマンガン膜を使用してきたが、使用してきた鉄ひげ単結晶の酸化と歪みが増加してきたため、鉄ひげ単結晶作成装置を自作した。この装置を現在動かし信頼できる単結晶が作成できるようにテストを行ってきている。また、試料を電子衝撃法により高温まで加熱できる試料ホルダーはなかったため、試行錯誤の末、リーク電流の流れない安定した試料ホルダーを自作した。評価した磁性探針を用いてく既知の磁性試料上で測定を行い、スピン偏極トンネル分光走査顕微分光法で何を得ているのかをより正確に知ることができる。