Spin-polarized scanning tunneling microscopy operating in operating tip magnetization mode

在操作尖端磁化模式下操作的自旋偏振扫描隧道显微镜

• 批准号: 21310066
• 负责人: MATSUYAMA Hideo
• 金额: $ 8.99万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21310066/
• 关键词: スピン; ナノ計測; 磁区

In order to obtain a high resolution image routinely even in a rough surface of a ferromagnetic sample with a spin-polarized scanning tunneling microscope (SP-STM) operating in modulating tip magnetization mode, we have developed a SP-STM using a micrometer-sized magnetic tip integrated onto a magnetic recording head of a hard disk drive. The tip apex was formed into a round shape of which diameter is less than one micrometer by a focused ion beam instrument. Driving the recording head with a signal generator to switch the magnetization of the tip apex periodically generates unnecessary artificial current flow into a current-to-voltage (IV) converter through a stray capacitance, which prevents to detect the spin-polarized tunneling current precisely. To reduce the artificial current, we added a home-made circuit into the input of the IV converter which generates a countercurrent against the artificial current. We applied the SP-STM to measure the spin-dependent tunneling current of a ferromagnetic polycrystalline film, and also tried to image both the topography and the spin polarization of an iron thin film deposited on a magnetic recording medium whose local roughness is the order of several nanometers due to the crystal grains of the medium. This is the first spin image of the magnetic thin film having such a rough surface with SP-STM.

为了获得一个高分辨率的图像，即使在粗糙表面的铁磁样品与自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）调制尖端磁化模式下工作，我们已经开发了一个SP-STM使用微米大小的磁性尖端集成到硬盘驱动器的磁记录头。通过聚焦离子束仪将尖端尖端成形为直径小于一微米的圆形。用信号发生器驱动记录头以周期性地切换尖端顶点的磁化，产生通过杂散电容流入电流-电压（IV）转换器的不必要的人工电流，这妨碍精确地检测自旋极化隧穿电流。为了减少人工电流，我们在IV转换器的输入端添加了一个自制的电路，该电路产生对人工电流的逆流。我们应用SP-STM测量了铁磁多晶薄膜的自旋相关隧穿电流，并试图对沉积在磁记录介质上的铁薄膜的形貌和自旋极化进行成像，该磁记录介质的局部粗糙度是由于介质的晶粒的数量级为几个纳米。这是具有这种粗糙表面的磁性薄膜的SP-STM的第一个自旋图像。

项目成果

磁化変調法によるスピン偏極STHの開発

利用磁化调制方法开发自旋极化 STH

• 发表时间: 2011
• 作者: Mana Toma;Koji Toma;Kanae Michioka;Yasuhiro Ikezoe;Daiki Obara;Koichi Okamoto;Kaoru Tamada;Y. Kashiwaya and T. Akiyama;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

磁化変調方式SP-STMによる多結晶磁性薄膜のスピン依存トンネル電流のバイアス電圧依存性

使用磁化调制方法 SP-STM 的多晶磁性薄膜中自旋相关隧道电流的偏置电压依赖性

• 发表时间: 2012
• 作者: Ikufumi Katayama;Sho Koga;Ken-ichi Shudo Jun Takeda;Toru Shimada;Atsushi Kubo;Shunichi Hishita;Daisuke Fujita;Masahiro Kitajima;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

磁化3成分の同時測定可能なμMOKEの試作

可同时测量三个磁化分量的μMOKE原型

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiromi Okamoto;Kohei Imura;Toru Shimada;and Masahiro Kitajima;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生

磁気記録ヘッドを利用したスピン偏極STM用磁性探針の開発

使用磁记录头开发自旋极化STM磁探针

• 发表时间: 2010
• 作者: 松山秀生

磁気記録ヘッドを利用したスピン偏極STM用磁化変調探針の開発

利用磁记录头开发自旋极化STM磁化调制探针

• 发表时间: 2011
• 作者: Toru Yajima;Yingying Yu;Masayuki Futamata;松山秀生
• 通讯作者: 松山秀生