ホウ素と磁性金属界面の作製とその偏極光電子によるスピン伝導測定

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本研究の目的は二次元原子層であるホウ素薄膜と強磁性薄膜界面を作製し、その電子スピン輸送をスピン偏極した光電子により非接触に測定し、界面結晶構造と電気的・磁気的特性の関係を明らかにすることである。研究は次の２つの過程に分けて進めている。１）ホウ素薄膜試料の作製と２）光励起によるスピン偏極電流生成と測定である。１）のホウ素薄膜試料作製では、強磁性基板としてニッケルを用いて単層ホウ素薄膜の作製に取り組んだ。ホウ素の蒸着速度、試料加熱温度を適切に設定した場合に、単相で数百nmの大きさをもつホウ素薄膜を得ることができた。このホウ素薄膜の結晶構造について、走査トンネル顕微鏡、低速電子回折、第一原理計算から検討し、構造を推定した。このニッケル上のホウ素薄膜を用いて、ニッケルでのスピン偏極電流の生成およびその電子スピンのホウ素薄膜内での輸送を測定する予定である。重金属を組み合わせた多層膜では高いスピン偏極度が期待できる。そのため、モリブデン基板上でのホウ素薄膜も作製した。これまで強磁性物質表面上で単層のエピタキシャルホウ素薄膜を作製した例はなく、大きな前進であると言える。研究当初はホウ素のニッケルへの固溶が懸念されたが、固溶を抑えつつ、ホウ素が結晶化する適切な条件を見いだせた。２）スピン偏極電流生成には波長250nm付近の深紫外光を励起源として用いる。現在、深紫外光源の選定を終えたが納入に時間がかかることから、その間に円偏光入射できる光学系、光電子測定は簡便な電子収量法を用いた観測系、真空装置を立ち上げている。