原子分解能が可能な強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡の開発

本年度の進展した課題は大きく２つである。それは、①強磁性共鳴を用いた磁性体探針の磁化変調、②磁気交換力の原子レベルでの分離測定の２つの課題である。①の課題については、FePtを蒸着した高保磁力の磁性体探針に周波数変調された近接場マイクロ波を照射し、磁性体探針を強磁性共鳴状態と非強磁性共鳴状態に交互にすることにより、磁性体探針の磁化を変調することに成功した。さらに、試料のスピン方向によって共鳴周波数が変化することを実験から明らかにした。このことから、磁性探針の強磁性共鳴を用いて原子レベルで試料のスピン方向の変化を分離測定することに成功したことがわかる。このような成果はこれまで例がなく、世界で初めて強磁性共鳴を用いて原子スケールのスピンを分離測定することに成功したといえる。②の課題については、反強磁性体であるNiOの(001)表面を実際に取り上げ、表面の結晶構造の情報と磁気情報を分離測定することに挑戦した。４Kの極低温環境下において、磁気情報に近接場マイクロ波の照射に伴う熱発生に起因するアーティファクトが混入することを明らかにした。また、このアーティファクトを除去すれば、磁気情報を原子レベルで分離測定できることを示した。この成果は重要な研究成果である。今後は、このヘ熱発生を取り除くマイクロ波のヘテロダイン変調方式の開発や高感度化をすすめることでより正確な磁気上の分離が可能になると考えている。

本年度の進展した課題は大きく２つである。それは、①強磁性共鳴を用いた磁性体探針の磁化変調、②磁気交換力の原子レベルでの分離測定の２つの課題である。①の課題については、FePtを蒸着した高保磁力の磁性体探針に周波数変調された近接場マイクロ波を照射し、磁性体探針を強磁性共鳴状態と非強磁性共鳴状態に交互にすることにより、磁性体探針の磁化を変調することに成功した。さらに、試料のスピン方向によって共鳴周波数が変化することを実験から明らかにした。このことから、磁性探針の強磁性共鳴を用いて原子レベルで試料のスピン方向の変化を分離測定することに成功したことがわかる。このような成果はこれまで例がなく、世界で初めて強磁性共鳴を用いて原子スケールのスピンを分離測定することに成功したといえる。②の課題については、反強磁性体であるNiOの(001)表面を実際に取り上げ、表面の結晶構造の情報と磁気情報を分離測定することに挑戦した。４Kの極低温環境下において、磁気情報に近接場マイクロ波の照射に伴う熱発生に起因するアーティファクトが混入することを明らかにした。また、このアーティファクトを除去すれば、磁気情報を原子レベルで分離測定できることを示した。この成果は重要な研究成果である。今後は、このヘ熱発生を取り除くマイクロ波のヘテロダイン変調方式の開発や高感度化をすすめることでより正確な磁気上の分離が可能になると考えている。