Spin polarized electron beam is often used in material characterizations which relates to magnetism as well as in the high energy particle physics. The manipulation of the spin polarization toward the arbitrary direction is indispensable in such studies. In the present work, a novel multipole Wien filter is proposed as the three-dimensional spin manipulator, and a prototype 8-pole Wien filter is developed. It is applied to spin polarized low energy electron microscopy, and the variation of the magnetic contrast with managing the spin polarization is evaluated. It is confirmed that the novel multipole Wien filter can manipulate the spin polarization three-dimensionally.

1.
L.
Berger
,
J. Appl. Phys.
55
,
1954
(
1984
).
2.
S. S. P.
Parkin
,
M.
Hayashi
, and
L.
Thomas
,
Science
320
,
190
(
2008
).
3.
S.
Fukami
,
T.
Suzuki
,
K.
Nagahara
,
N.
Ohshima
,
Y.
Ozaki
,
S.
Saito
,
R.
Nebashi
,
N.
Sakimura
,
H.
Honjo
,
K.
Mori
,
C.
Igarashi
,
S.
Miura
,
N.
Ishiwata
, and
T.
Sugibayashi
,
VLSI Technology Symposium Technical Digest
(
IEEE
2009
), p.
230
.
4.
H.
Numata
,
T.
Suzuki
,
N.
Ohshima
,
S.
Fukami
,
K.
Nagahara
,
N.
Ishiwata
, and
N.
Kasai
,
VLSI Technology Symposium Technical Digest
(
IEEE
2007
), p.
232
.
5.
M. S.
Altman
,
H.
Pinkvos
,
J.
Hurst
,
H.
Poppa
,
G.
Marx
, and
E.
Bauer
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
232
,
125
(
1991
).
6.
E.
Bauer
, in
Handbook of Microscopy
, edited by
S.
Amelincks
,
D.
van Dyck
,
J.
van Landuyt
, and
G.
van Tendeloo
(
VCH
,
Weinheim
,
1997
), p.
293
.
7.
E.
Bauer
, in
Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials
, edited by
H.
Kronmüller
and
S.
Parkin
(
Wiley
,
Chichester
,
2007
), Vol.
3
, p.
1470
.
8.
D. T.
Pierce
,
F.
Meier
, and
P.
Zürcher
,
Appl. Phys. Lett.
26
,
670
(
1975
).
9.
D. T.
Pierce
and
P.
Meier
,
Phys. Rev. B
13
,
5484
(
1976
).
10.
D. T.
Pierce
,
R. J.
Celotta
,
G.-C.
Wang
,
W. N.
Unertl
,
A.
Galejs
,
C. E.
Kuyatt
, and
S. R.
Mielczarek
,
Rev. Sci. Instrum.
51
,
478
(
1980
).
11.
T.
Nishitani
,
T.
Nakanishi
,
M.
Yamamoto
,
S.
Okumi
,
F.
Furuta
,
M.
Miyamoto
,
M.
Kuwahara
,
N.
Yamamoto
,
K.
Naniwa
,
O.
Watanabe
,
Y.
Takeda
,
H.
Kobayakawa
,
Y.
Takashima
,
H.
Horinaka
,
T.
Matsuyama
,
K.
Togawa
,
T.
Saka
,
M.
Tawada
,
T.
Omori
,
Y.
Kurihira
,
M.
Yoshioka
,
K.
Kato
, and
T.
Baba
,
J. Appl. Phys.
97
,
094907
(
2005
).
12.
X. G.
Jin
,
N.
Yamamoto
,
Y.
Nakagawa
,
A.
Mano
,
T.
Kato
,
M.
Tanioku
,
T.
Ujihara
,
Y.
Takeda
,
S.
Okumi
,
M.
Yamamoto
,
T.
Nakanishi
,
T.
Saka
,
H.
Horinaka
,
T.
Kato
,
T.
Yasue
, and
T.
Koshikawa
,
Appl. Phys. Exp.
1
,
045002
(
2008
).
13.
X. G.
Jin
,
Y.
Maeda
,
T.
Saka
,
M.
Tanioku
,
S.
Fuchi
,
T.
Ujihara
,
Y.
Takeda
,
N.
Yamamoto
,
Y.
Nakagawa
,
A.
Mano
,
S.
Okumi
,
M.
Yamamoto
,
T.
Nakanishi
,
H.
Horinaka
,
T.
Kato
,
T.
Yasue
, and
T.
Koshikawa
,
J. Cryst. Growth
310
,
5039
(
2008
).
14.
N.
Yamamoto
,
T.
Nakanishi
,
A.
Mano
,
Y.
Nakagawa
,
S.
Okumi
,
M.
Yamamoto
,
T.
Konomi
,
X. G.
Jin
,
T.
Ujihara
,
Y.
Takeda
,
T.
Ohshima
,
T.
Saka
,
T.
Kato
,
H.
Horinaka
,
T.
Yasue
,
T.
Koshikawa
, and
M.
Kuwahara
,
J. Appl. Phys.
103
,
064905
(
2008
).
15.
M.
Suzuki
,
M.
Hashimoto
,
T.
Yasue
,
T.
Koshikawa
,
Y.
Nakagawa
,
T.
Konomi
,
A.
Mano
,
N.
Yamamoto
,
M.
Kuwahara
,
M.
Yamamoto
,
S.
Okumi
,
T.
Nakanishi
,
X. G.
Jin
,
T.
Ujihara
,
Y.
Takeda
,
T.
Kohashi
,
T.
Ohshima
,
T.
Saka
,
T.
Kato
, and
H.
Horinaka
,
Appl. Phys. Exp.
3
,
026601
(
2010
).
16.
M.
Suzuki
,
K.
Kudo
,
K.
Kojima
,
T.
Yasue
,
N.
Akutsu
,
W. A.
Diño
,
H.
Kasai
,
E.
Bauer
, and
T.
Koshikawa
,
J. Phys.: Condens. Matter
25
,
406001
(
2013
).
17.
K.
Kudo
,
M.
Suzuki
,
K.
Kojima
,
T.
Yasue
,
N.
Akutsu
,
W. A.
Diño
,
H.
Kasai
,
E.
Bauer
, and
T.
Koshikawa
,
J. Phys.: Condens. Matter
25
,
395005
(
2013
).
18.
T.
Duden
and
E.
Bauer
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
2861
(
1995
).
19.
M. R.
Scheinfein
,
Optik
82
,
99
(
1989
).
20.
T.
Kohashi
,
M.
Konoto
, and
K.
Koike
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
2003
(
2004
).
21.
T.
Kohashi
,
H.
Matsuyama
, and
K.
Koike
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
5537
(
1995
).
22.
D. A.
Engwall
,
B. M.
Dunham
,
L. S.
Cardman
,
D. P.
Heddle
, and
C. K.
Sinclair
,
Nucl. Instrum. Methods
A324
,
409
(
1993
).
23.
M. J. M.
Beerlage
and
P. S.
Farago
,
J. Phys. E
14
,
928
(
1981
).
24.
K.
Tsuno
and
J.
Rouse
,
J. Electron Microsc.
45
,
417
(
1996
).
25.
J.
Graf
,
C.
Jozwiak
,
A. K.
Schmid
,
Z.
Hussain
, and
A.
Lanzara
,
Phys. Rev. B
71
,
144429
(
2005
).
You do not currently have access to this content.