表面吸附单原子的巨大磁各向异性与稳定性研究

Surface adsorbed or embedded single magnetic atoms provide a viable ground for realizing information storage and processing on the atomic scale. The key to achieve this goal is to obtained stable atomic magnetic moments which requires a giant magnetic anisotropy and a suppressed adatom-substrate spin scattering. Previous studies mostly focus on 3d transition metals. In this proposal, we are going to investigate the magnetic anisotropy of 4d, 5d and rare earth single atoms by inelastic tunneling spectroscopy. Together with pump-probe spin polarized scanning tunneling spectroscopy, the stability and manipulation of the anisotropic system will be studied as well.

吸附或者嵌构在表面的磁性单原子可以用作原子尺度的信息存储和处理单元。实现这一目标的关键是获得取向稳定的单原子磁矩，这一方面是要增强单原子的磁各向异性，另一方面要降低磁性单原子和环境之间的自旋散射。这一领域之前的研究主要集中的3d族单原子上，本项目提出利用扫描非弹性隧道谱研究4d、5d和稀土元素单原子的磁各向异性，并在发展自旋极化扫描隧道谱的泵浦-探测基础上，进一步研究单原子磁性体系的稳定性以及操控单原子的磁矩方向的方法，为发展单原子信息存储和处理技术提供物理和材料基础。

吸附在表面或者嵌构在分子环境中的磁性单元可以用作原子尺度的信息存储和处理单元，实现这一目标的关键是获得取向稳定的单原子磁矩。本项目提出利用自旋极化扫描隧道显微镜和扫描非弹性隧道谱研究原子级磁性体系的磁结构和磁各向异性，为发展原子级信息存储和处理技术提供基础。项目主要研究了FeSe薄膜中缺陷导致的磁性，CuN表面上吸附的单个磁性分子的振动以及二维磁性材料中层间堆叠与磁性耦合的关系等。特别的，项目实现了在原子尺度厘清了二维磁性材料中层间堆叠结构和磁性耦合的关系，这种能通过样品层间堆叠改变层间磁性耦合的特性为新型二维自旋器件的发展打开了广阔的应用前景。