2012年9月24日

【研究紹介】原子スケールのスピン計測 ~原子スケールの電子スピン状態の計測と制御に向けて~

未分類 — 4:53 PM

(1) 研究者のアピールポイント

走査型プローブ顕微鏡と電子顕微鏡の応用を中心に,原子スケールでのスピン状態の計測制御に向けた新技術開発と,MEMS技術やカーボンナノチューブFET等を応用した各種センサーの研究開発を進めています.

(2) 本発表研究の概要

これまで開発を進めてきたスピン状態の検出可能な走査型プローブ顕微鏡であるスピン偏極STMと交換相互作用力顕微鏡,ならびに周辺関連技術について紹介し,最近の研究成果および研究動向と将来展望について紹介します.

(3) 本研究発表の詳細

走査型トンネル顕微鏡(STM)技術に端を発する走査プローブ顕微鏡(SPM)を用いて試料表面の電子スピン状態を計測する試みが始められてから20年あまりが経過したが,まだ確立した計測技術とまではなっていない.スピン偏極STMでは,原子分解能で電子状態のスピンの偏りを可視できることが様々な系で示されてきた.我々もいくつかの系での研究を進めてきており,最近ではマグネタイトに着目した研究を行っている.STMは導電性の試料の観察を対象とするが,興味のある磁性材料,特に酸化物材料は絶縁性の場合が多い.また,分子におけるスピン状態の計測でも電流が流れることが期待できない場合が多い.そこで,SPMのひとつである原子間力顕微鏡を応用した交換相互作用力顕微鏡(MxFM)を提案し,絶縁性の試料表面でのスピン計測を実現するための研究を進めてきた.探針先端原子と試料表面原子との間に働く交換相互作用力の計測を目指すものである.これまでにNiO(001)表面で予備実験をすすめ,これが可能であることを示した.現在,より広範な試料や分子での交換相互作用力の測定を目指して,新しいMxFM装置の開発を進めている.

(4) 本発表の注目点
本発表で紹介する交換相互作用力顕微鏡は我々が提案し世界に先駆けて実験的検証をおこなったもので,現在,次のステップへ向けて新しい計測システムの開発を進めています.

北海道大学 工学系連携推進部 renkei@eng.hokudai.ac.jp