レーザー誘起磁気円二色性STMの開発

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本研究は、ごく最近研究が行われ始め優れた成果を収めているレーザー誘起STMや放射光誘起STMを磁気円二色性に応用し、これまで知られていなかった全く新しいタイプの原子レベルの高空間分解能を有する磁気顕微鏡である、レーザー誘起磁気円二色性STMの実現可能性を探ることが目的であった。成功すれば空間分解能的に磁気円二色性光電子顕微鏡をはるかに勝ることとなり、画期的な磁気顕微鏡である。汎用的な装置としての波及効果は甚大であり、革新的なブレークスルーとなり得るものである。21年度は20年度に購入した紫外半導体レーザー(375nm,16mW)と円偏光発生用の光学系を現有の超高真空極低温STM装置に組み込んだ。試料は垂直磁化を呈し多磁区構造が観測されるCo/Pd(111)とし、左右円偏光照射下でのSTM像の差を観測することを試みた。測定温度はさしあたり室温とした。超高真空下でArイオンスパッタリングとアニーリングを繰り返すことで清浄化したPd(111)単結晶表面にCoを0.2～1原子層程度蒸着して試料とした。通常のトポロジカルなSTM観測によりCoは単層ナノ粒子あるいは1層薄膜であることが確認できた。光照射ON/OFFではSTM像の差異も観測できたが、これはCoとPdの仕事関数の差異が原因であると考えられる。左右円偏光照射でのCoの磁性に由来する差異は、残念ながら大きな差異は観測できなかった。しかしながら、STMのノイズ軽減等の点で引き続き検討する価値があり、研究期間は終了したが、来年度も現有設備を用いて検討を継続する。