A novel scanning probe microscope for simultaneous measurement of magnetic and surface images using an MI sensor as an STM probe

磁気記録の高密度化やスピントロニクスの新たな発展にともなう磁性材料研究分野や、高温超伝導低損失電力ケーブル開発、量子コンピュータ・粒子加速器といった最先端超伝導デバイス研究分野において、ナノメートルオーダの微細磁気評価の重要性が高まっている。微弱な磁場分布を、定量的に高空間分解能をもって評価でき、かつ試料の極低温までの温度スキャンと測定中の磁場スキャンを可能とする新奇な走査プローブ顕微鏡の開発を進めた。　磁気インピーダンス(MI)センサによる磁場分布と走査トンネル顕微鏡(STM)による試料表面形状を同時に計測できる走査プローブ顕微鏡(STM-MI顕微鏡)である。MIセンサのFeCoSiBアモルファスワイヤの先端を探針(プローブ)化し、その導電性を生かしてトンネル電流を得る。プローブ先端で試料の磁束を局所的に集束するため、その先端径に匹敵した空間分解能が実現できる。2022年度の実績は、① マイクロ化学研磨法によるFeCoSiBアモルファスワイヤのプローブ化の検討、② MIセンサエレクトロニクス開発、③ MIセンサ製作、④ MIセンサのSTMアタッチメント製作、⑤ STM-MIの基本動作確認である。粗研磨と微細研磨を組み合わせた研磨法により、ナノメートルの空間分解能を得るために必須とされる、ナノメートルオーダの先端径をもつプローブを作成できた。MIセンサを現有の走査プローブ顕微鏡にマウントし、ニッケル磁性薄膜で作成したドットパータンを試料として、STMによるドットパターンの形状像とMIセンサによる磁気像を同時検出する基本動作を確認できた。

磁気記録の高密度化やスピントロニクスの新たな発展にともなう磁性材料研究分野や、高温超伝導低損失電力ケーブル開発、量子コンピュータ・粒子加速器といった最先端超伝導デバイス研究分野において、ナノメートルオーダの微細磁気評価の重要性が高まっている。微弱な磁場分布を、定量的に高空間分解能をもって評価でき、かつ試料の極低温までの温度スキャンと測定中の磁場スキャンを可能とする新奇な走査プローブ顕微鏡の開発を進めた。　磁気インピーダンス(MI)センサによる磁場分布と走査トンネル顕微鏡(STM)による試料表面形状を同時に計測できる走査プローブ顕微鏡(STM-MI顕微鏡)である。MIセンサのFeCoSiBアモルファスワイヤの先端を探針(プローブ)化し、その導電性を生かしてトンネル電流を得る。プローブ先端で試料の磁束を局所的に集束するため、その先端径に匹敵した空間分解能が実現できる。2022年度の実績は、① マイクロ化学研磨法によるFeCoSiBアモルファスワイヤのプローブ化の検討、② MIセンサエレクトロニクス開発、③ MIセンサ製作、④ MIセンサのSTMアタッチメント製作、⑤ STM-MIの基本動作確認である。粗研磨と微細研磨を組み合わせた研磨法により、ナノメートルの空間分解能を得るために必須とされる、ナノメートルオーダの先端径をもつプローブを作成できた。MIセンサを現有の走査プローブ顕微鏡にマウントし、ニッケル磁性薄膜で作成したドットパータンを試料として、STMによるドットパターンの形状像とMIセンサによる磁気像を同時検出する基本動作を確認できた。