ТРИПЛЕТ-СИНГЛЕТНЫЕ ПЕРЕХОДЫ АДСОРБИРОВАННОЙ МОЛЕКУЛЫ O₂, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ТОКОМСПИН-ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В СТМ 

Балашов Е.М., Иконников К.Ф., Леонтьев А.Б., Сомеев В.И.,Трубицына Н.В., Франк Ю.А.

Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН

В настоящей работе показаны возможности электронной  спектроскопии одиночных адсорбированных молекул O₂в сканирующем туннельном микроскопе (СТМ) на примере триплет-синглетного перехода, индуцированного током спин–поляризованных электронов. Излом в вольт-амперной характеристике (ВАХ) туннельного тока через O₂ отвечает энергии триплет-синглетного возбуждения и определяется тем, что наряду с туннельным током при упругом рассеянии на O₂ возникает добавочная токовая составляющая, связанная с неупругим рассеянием туннелирующих электронов. Величина токов определяется не только зависящими от поляризации амплитудами упругого и неупругого подбарьерного рассеяния поляризованных электронов на O₂, но и заселенностями триплетного и синглетного состояний. Сами заселенности описываются системой кинетических уравнений, содержащих общем случае (с ферромагнитной иглой) уравнения для 4-х заселенностей (три проекции спина в основном состоянии (S=1) и синглетное возбужденное состояние), в которые входят: 1) времена синглет-триплетной релаксации, обусловленной  взаимодействием O₂ с подложкой; 2) времена спин-решеточной релаксации. ; 3) вероятности неупругих переходов, вызванных туннелирующими электронами. Эти вероятности неодинаковы для разных состояний триплета вследствие поляризации туннелирующих электронов. Наблюдаемые токи и величина излома зависят от стационарных значений заселенностей, которые в свою очередь определяются соотношением решеточных и токовых вероятностей, а также степени поляризации туннелирующих электронов. Вероятности, индуцированные током поляризованных электронов, можно варьировать, изменяя степень поляризации и расстояние между иглой и поверхностью, независимо от напряжения. Таким образом, можно по положению и величине излома в ВАХ определять не только энергию электронного перехода, но и времена релаксации.

Авторы выражают благодарность Российскому фонду фундаментальных исследований за финансовую поддержку (проект № 00-03-32186а).