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高スピン偏極強磁性窒化物のエピタキシャル成長とスピントロニクスデバイスの作製

Research Project

Project/Area Number 12J02075
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

伊藤 啓太  筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords強磁性窒化物 / 分子線エピタキシー / XMCD測定 / CEMS測定 / スピントロニクス / AMR効果
Research Abstract

新たなスピントロニクス応用材料として、Co_xFe_<4-x>NとCo_xMn_<4-x>Nに注目している。本年度は分子線エビタキシー法により、srTiO_3 (001)基板上に高品質な強磁性窒化物薄膜を作製し、X線磁気円二色性(XMCD)測定と内部転換電子メスバウアー(CEMS)測定を用いて、ユニットセル中の3d遷移金属原子の原子位置について評価した。
Co_xFe_<4-x>N薄膜のXMCD測定とCEMS測定の結果から、作製したCo_3FeN薄膜のFeおよびCo原子は、Fe_4NやCo_4Nのように、IサイトとIIサイトの両方に存在することがわかった。また、第一原理計算の結果から、IサイトにCo原子、IIサイトにFeおよびCo原子が存在する理想とは異なるCo_3FeNでは、フェルミ準位における状態密度のスピン分極率(P_D)が低下する予想となった。これまでに不明確であったCo_3FeN薄膜のCo-Feディスオーダーについて、実験により明らかとなったことは大きな進歩であり、P_Dの絶対値が大きいCo_3FeN薄膜の実現には、Co-Feディスオーダーの低減が必要と判明した。
XMCD測定による、Mn_4NおよびCO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜に対する元素選択磁化測定の結果では、角型性が良いヒステリシス曲線が得られ、明瞭な垂直磁気異方性を示せた。Co_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMnL_<2,3>吸収端でのXMCDスペクトルは、Mn_4N薄膜のMnL_<2,3>吸収端よりもブロードなシグナルとなったことから、CO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMn原子は遍歴傾向が強いIIサイトに入りやすい傾向が示唆された。CoL_<2,3>吸収端では明瞭でシャープなXMCDスペクトルが得られたことから、Co原子は局在傾向が強いIサイトに入りやすい傾向が示唆された。新材料であるCo_xMn_<4-x>Nについても、基礎物性の理解が進んだといえる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] X-ray magnetic circular dichroism for Co_xFe_<4-x>N(x=0,3, 4) films guown by molecular beam epitaxy2014

    • Author(s)
      Keita Ito, et al
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 115 Issue: 17 Pages: 17C712-17C712

    • DOI

      10.1063/1.4862517

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic structures and magnetic moments of Co_3FeN thin films grown by molecular beam epitaxy2013

    • Author(s)
      Keita Ito et al.
    • Journal Title

      Applihed Physics Letters

      Volume: 103 Issue: 23

    • DOI

      10.1063/1.4836655

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Negative Anisotropic Magnetoresistance in γ'-Fe_4N Epitaxial Films on SrTiO_s(OOl) Grown by Molecular Beam Epitaxy2012

    • Author(s)
      K. Ito, K. Kabara, H. Takahashi, T. Sanai, K. Toko, T. Suemasu, and M. Tsunoda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 51 Issue: 6R Pages: 680011-680012

    • DOI

      10.1143/jjap.51.068001

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Negative spin polarization of Fe_4N epitaxial films by spin-resolved photoelectron spectroscopy2012

    • Author(s)
      Keita Ito, et al.
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 112 Issue: 1 Pages: 139111-139114

    • DOI

      10.1063/1.4733327

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Co_xMn_<4-x>N(x=0,0. 8)薄膜のX線磁気円二色性2014

    • Author(s)
      伊藤啓太, 他
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学(神奈川県相模原市)
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] X-ray magnetic circular dichroism for Co_3FeN films grown by molecular beam epitaxy2013

    • Author(s)
      Keita Ito, et al
    • Organizer
      58th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      Sheraton Denver Downtown Hotel
    • Year and Date
      2013-11-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] XMCDスペクトル形状から見るFe_4N薄膜の局所電子構造2013

    • Author(s)
      伊藤啓太, 他
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2013-09-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Negative spin-polarization in Fe_4N grown by molecular beam epitaxy2013

    • Author(s)
      Keita Ito, et al.
    • Organizer
      32nd Electronic Materials Symposium
    • Place of Presentation
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県守山市)
    • Year and Date
      2013-07-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] MBE法により作製したエピタキシャルCo3FeN薄膜のXMCD測定2013

    • Author(s)
      伊藤啓太, 他
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
    • Year and Date
      2013-03-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Negative spin polarization of Fe_4N observed by spin resolved photoemis sion spectroscopy2012

    • Author(s)
      Keita Ito, et al.
    • Organizer
      19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron systems
    • Place of Presentation
      釜山国際展示場(韓国)
    • Year and Date
      2012-07-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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