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

开发利用具有原子分辨率的铁磁共振的磁交换力显微镜

基本信息

批准号：
14J00522
负责人：
有馬英司
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

今年已经面临两个主要挑战。这是两个问题：1）使用铁磁共振对磁探针进行磁化调制，以及2）在原子水平上分离和测量磁交换力。关于问题1，我们通过用频率调节的近场微波炉照射高强制性磁探针，成功地调节了磁探针的磁化，并将磁探针交替到铁磁谐振状态和非Ferromagnetic共振状态。此外，实验表明，共振频率根据样品的自旋方向而变化。这表明它在使用磁探针的铁磁共振的原子水平分离和测量样品的自旋方向上的变化取得了成功。以前从未见过这样的成就，可以说，世界上第一个成功地使用铁磁共振在原子量表上分离和测量旋转。关于第2期，我们实际上占据了抗铁磁材料NiO的（001）表面，并试图分离并测量表面的晶体结构信息和磁信息。据透露，在4K极度低温的环境中，由于磁性信息的辐射而引起的伪影引起的伪影。还已经表明，如果去除此伪影，可以在原子水平上分离并测量磁性信息。这是一个重要的研究发现。将来，我们认为，通过开发一种用于消除热量产生并提高灵敏度的微波的杂尼调制方法，将是可能的。