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SCANNING MAGNETIC DETECTOR, AND PROBE FOR SCANNING MAGNETIC DETECTOR

Patent code P03A000568
File No. U2000P168
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-059440
Publication number P2002-257703A
Patent number P3472828
Date of filing Mar 5, 2001
Date of publication of application Sep 11, 2002
Date of registration Sep 19, 2003
Inventor
  • (In Japanese)武笠 幸一
  • (In Japanese)澤村 誠
  • (In Japanese)末岡 和久
  • (In Japanese)廣田 榮一
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title SCANNING MAGNETIC DETECTOR, AND PROBE FOR SCANNING MAGNETIC DETECTOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel scanning magnetic detector, and a probe used therefor.
SOLUTION: This detector of the present invention is provided with the probe comprising an electric-conductive single-cystal-like solid having spin polarization. The probe is approached to a surface of a magnetic sample to detect a condition of the surface of the sample based on a tunnel current generated between the probe and the surface of the sample.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、トンネル電流の測定から磁性試料における表面状態を原子スケールで検出する走査型磁気検出装置としては、金属強磁性体からなる深針を用いたものや、二酸化クロム単結晶からなる深針を用いたものが使用されている。
しかしながら、前記金属強磁性体深針を用いた走査型磁気検出装置においては、深針が磁性試料と磁気的に強く相互作用して前記磁性試料の磁気的状態を擾乱する場合があった。このため、前記磁性試料の表面状態を精度良く検出することは困難であった。一方、二酸化クロム単結晶深針を用いた走査型磁気検出装置においては、深針尖端の磁化状態(スピン電子状態)が明らかでなく、また、酸化物であるため、深針尖端の清浄性が劣化する場合が生じていた。
このような観点より、III-V族化合物半導体からなる深針を具える走査型磁気検出装置が提案されている。この走査型磁気検出装置は、III-V族化合物半導体の光励起によるスピン偏極伝導電子のトンネル電流を利用するものである。III-V族化合物半導体は非磁性であるため、上述したような磁気的擾乱を生じることはないが、レーザ光の照射を必要とする装置自体が大型化及び複雑化するという問題があった。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、走査型磁気検出装置、及び走査型磁気検出装置用深針に関し、詳しくは、トンネル電子顕微鏡などとして好適に用いることのできる走査型磁気検出装置、及びこれに用いる深針に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
電気伝導性の、スピン偏極を有する単結晶状固体からなる深針を具え、この深針を磁性試料の表面に近接させ、前記探針の、前記磁性材料による磁場との交換相互作用によって前記探針を磁気的に飽和させて、前記深針と前記磁性試料の前記表面との間にトンネル電流を生ぜしめ、前記トンネル電流を計測することにより、前記磁性試料の前記表面の状態を光励起を行うことなく検出するようにしたことを特徴とする、走査型磁気検出装置。

【請求項2】
 
前記単結晶状固体は、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項3】
 
前記単結晶状固体は、CuF、CuCl、AgI、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、BP、AlAs、AlP、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InAs、InP、InSb、及びSiCから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項2に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項4】
 
前記単結晶状固体はBNからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項2に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項5】
 
前記単結晶状固体は、ダイヤモンド型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項6】
 
前記単結晶状固体は、Si、Ge、及びSnから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項5に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項7】
 
前記単結晶状固体はCからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項5に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項8】
 
前記単結晶状固体は、角錐状を呈することを特徴とする、請求項2~7のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項9】
 
前記単結晶状固体の大きさが、10nm以下であることを特徴とする、請求項1~8のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項10】
 
前記単結晶状固体は、バルク単結晶を劈開することによって得ることを特徴とする、請求項1~9のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置。

【請求項11】
 
請求項1~10のいずれか一の走査型磁気検出装置によって構成されることを特徴とする、走査型トンネル電子顕微鏡。

【請求項12】
 
電気伝導性の、スピン偏極を有する単結晶状固体からなり、磁性試料の表面に近接させ、前記探針の、前記磁性材料による磁場との交換相互作用によって前記探針を磁気的に飽和させて、前記深針と前記磁性試料の前記表面との間にトンネル電流を生ぜしめ、前記トンネル電流を計測することにより、前記磁性試料の前記表面の状態を光励起を行うことなく検出するようにしたことを特徴とする、走査型磁気検出装置用深針。

【請求項13】
 
前記単結晶状固体は、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項12に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項14】
 
前記単結晶状固体は、CuF、CuCl、AgI、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、BP、AlAs、AlP、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InAs、InP、InSb、及びSiCから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項13に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項15】
 
前記単結晶状固体はBNからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項13に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項16】
 
前記単結晶状固体は、ダイヤモンド型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項12に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項17】
 
前記単結晶状固体は、Si、Ge、及びSnから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項16に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項18】
 
前記単結晶状固体はCからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項16に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項19】
 
前記単結晶状固体は、角錐状を呈することを特徴とする、請求項12~18のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項20】
 
前記単結晶状固体の大きさが、10nm以下であることを特徴とする、請求項12~19のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項21】
 
前記単結晶状固体は、バルク単結晶を劈開することによって得ることを特徴とする、請求項12~20のいずれか一に記載の走査型磁気検出装置用深針。

【請求項22】
 
電気伝導性の、スピン偏極を有する単結晶状固体からなる深針を具え、この深針を磁性試料の表面に近接させ、前記探針の、前記磁性材料による磁場との交換相互作用によって前記探針を磁気的に飽和させて、前記深針と前記磁性試料の前記表面との間にトンネル電流を生ぜしめ、前記トンネル電流を計測することにより、前記磁性試料の前記表面の状態を光励起を行うことなく検出するようにしたことを特徴とする、磁気検出方法。

【請求項23】
 
前記単結晶状固体は、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項22に記載の磁気検出方法。

【請求項24】
 
前記単結晶状固体は、CuF、CuCl、AgI、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、BP、AlAs、AlP、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InAs、InP、InSb、及びSiCから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項23に記載の磁気検出方法。

【請求項25】
 
前記単結晶状固体はBNからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項23に記載の磁気検出方法。

【請求項26】
 
前記単結晶状固体は、ダイヤモンド型の結晶構造を有することを特徴とする、請求項22に記載の磁気検出方法。

【請求項27】
 
前記単結晶状固体は、Si、Ge、及びSnから選ばれる一種であることを特徴とする、請求項27に記載の磁気検出方法。

【請求項28】
 
前記単結晶状固体はCからなり、その結晶格子サイトの少なくとも一部がドナー原子で置換されていることを特徴とする、請求項27に記載の磁気検出方法。

【請求項29】
 
前記単結晶状固体は、角錐状を呈することを特徴とする、請求項23~28のいずれか一に記載の磁気検出方法。

【請求項30】
 
前記単結晶状固体の大きさが、10nm以下であることを特徴とする、請求項22~29のいずれか一に記載の磁気検出方法。

【請求項31】
 
前記単結晶状固体は、バルク単結晶を劈開することによって得ることを特徴とする、請求項22~30のいずれか一に記載の磁気検出方法。
IPC(International Patent Classification)
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