磁気力顕微鏡を利用した局所電流計測

使用磁力显微镜进行局部电流测量

• 批准号: 05J11061
• 负责人: 才田 大輔
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11061/
• 关键词: 磁気力顕微鏡(MFM); 局所電流計測; 空間分解能; 定量性; 磁場勾配; 静電引力

磁気力顕微鏡(MFM)を利用した測定系の空間分解能を明らかにすべく,幅0.5μmの電流路を0.2μmの間隔で平行に配置させた試料に160μA_<rms>の電流を流し,その周囲に作られる磁場勾配分布を観察した.得られた磁気力信号の特徴は数値計算で確かめた磁場勾配分布と良く一致した.これより測定系の空間分解能が0.2μm以下であることを明らかにした.一方で,MFMではカンチレバーを励振させつつ試料表面を走査し,探針先端が感じる磁気力の高さ方向依存性を平均化させていることを考慮すると,高さ方向の磁場勾配の違いをまるめこんでいるおそれがある.そこで,磁場勾配に高さ方向変化がほとんどない領域内にカンチレバーの励振を制御した場合(振幅約60nm)と磁場勾配に変化のある領域をまたいで励振させた場合(振幅約120nm)でそれぞれ磁場勾配検出を試みた.その結果,励振振幅を約60nmすると磁気力信号のコントラストが明瞭化することを確かめた.より定量的に評価すべく磁気力信号をFFT変換したところ,振幅が約60nm場合に信号の周期性(電流間隔)に相当する位置に周波数成分が集中することを確かめ,磁場勾配検出におけるカンチレバーの励振振幅制御の有効性を実証した.測定系による電流評価の定量性を検討すべく,『田の字』構造の分岐を持つ幅0.5μmの電流路を作製した.電流路の幅を一定としつつ分岐を設けることで,1:2:4という強度比の電流を観察可能な構造とした.また,長さを1:5と変えた平行電流路を試料構造内に設けることで,I_1:I_2=1:5(I=I_1+I_2)という電流比も観察可能とした.I=4μA_<rms>を流したときの磁場勾配観察を行った結果,各電流路上で検出される磁気力信号は平均値に対して±3μV程度のバラツキを持つが,いずれの電流比も磁気力信号比として33%以下のばらつきの範囲内で検出できることを確かめた.

Magnetic force 気 顕 micro mirror (MFM) を using し た determination is の space decomposition can を Ming ら か に す べ く, picture 0.5 mu m の way を current 0.2 mu m の interval で parallel に configuration さ せ た sample に 160 mu A_ < RMS > し を の current flow, そ の weeks 囲 に as ら れ る hook with magnetic field distribution を 観 examine し た. Have ら れ た magnetic の 気 force signal, 徴 は the numerical computing で か indeed め た hook with magnetic field distribution of consistent good と く し た. こ れ よ り determination is の space decomposition can が below 0.2 mu m で あ る こ と を Ming ら か に し た. One party で, MFM で は カ ン チ レ バ ー を LiZhen さ せ つ つ sample surface を walkthrough し, probe apex が feeling じ る high magnetic force 気 の さ direction dependence を averageness さ せ て い る こ と を consider す る と, high さ の the direction of the magnetic field hook with の violations い を ま る め こ ん で い る お そ れ が あ る. そ こ で, magnetic hook with に high さ direction - が ほ と ん ど な い areas Within に カ ン チ レ バ ー の LiZhen を suppression し た occasions about 60 nm (amplitude) hook with に と magnetic field variations change の あ る field を ま た い で LiZhen さ せ た occasions (120 nm) amplitude で そ れ ぞ れ magnetic hook with 検 try out を み た. そ の results, about 60 nm LiZhen amplitude を す る と magnetic 気 force signal の コ ン ト ラ ス ト が clear change す る こ と を か indeed め た. よ り に of quantitative evaluation of 価 す べ く magnetic を 気 force signal FFT variations in し た と こ ろ, about 60 nm occasions に signal amplitude が の periodic intervals (current) に quite す る location に cycle for composition が concentrated す る こ と を か indeed め, magnetic hook with 検 out に お け る カ ン チ レ バ ー の LiZhen amplitude suppression の have sharper sex を card be し た. Measurement system に よ る current rating 価 の quantitative を beg す 検 べ く, "tian の word" tectonic の branching を hold つ picture 0.5 mu m の way を current cropping し た. Current way of の を と し つ つ bifurcation set を け る こ と で, shows proximately 1:2:4 as と い う strength than の current を 観 examine possible な tectonic と し た. ま た, long さ を 1:5 と - え た parallel current road を sample structure within the set に け る こ と で, I_1: I_2 = 1:5 (I = I_1 + I_2) と い う current than も 観 examine may と し た. I = 4 Mu A_ < RMS > を flow し た と き の magnetic field line hook with 観 examine を っ た as a result, the current road で 検 out さ れ る magnetic signal は 気 force on average numerical に し seaborne て degree of plus or minus 3 mu V の バ ラ ツ キ を hold つ が, い ず れ の current than も magnetic 気 force signal than と し て below 33% の ば ら つ き の van 囲 within で 検 out で き る こ と を か indeed め た.

项目成果

磁気力顕微鏡を利用した電流誘起磁場測定における電流定量評価の可能性

使用磁力显微镜进行电流感应磁场测量中定量电流评估的可能性

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本応用磁気学会誌 30
• 作者: T.Kanai;S.Minemoto;H.Sakai;才田 大輔
• 通讯作者: 才田 大輔

Investigation of the Spatial Resolution in the Current-Induced Magnetic Field Detection by Magnetic Force Microscopy

磁力显微镜电流感应磁场检测空间分辨率的研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 44
• 作者: T.Kanai;S.Minemoto;H.Sakai;Daisuke Saida
• 通讯作者: Daisuke Saida

磁気力顕微鏡を利用した電流誘起磁場測定系の空間分解能の評価

利用磁力显微镜评估电流感应磁场测量系统的空间分辨率

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本応用磁気学会誌 29
• 作者: 有馬孝尚;有馬孝尚;有馬孝尚;後藤剛史;山崎裕一;才田 大輔
• 通讯作者: 才田 大輔