| Project/Area Number |
25889067
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Composite materials/Surface and interface engineering
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
PRATT Andrew 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (90705245)
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| Project Period (FY) |
2013-08-30 – 2015-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 磁性 / スピンエレクトロニクス / 半導体物性 / 表面・界面物性 / 有機導体 |
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| Research Abstract |
本研究は、様々な基板に対する有機半導体の蒸着挙動の解明をスピン偏極脱励起分光法と呼ばれる表面分析技術によって調べることに焦点を当てて実施した。特に銅フタロシアニン分子の吸着構造が被覆率や温度にどのように依存するかを調べた。スピン偏極脱励起分光法は非常に表面敏感であり、表面上の分子の方位の微妙な変化も検出することができ、MgOあるいはFe3O4の表面では銅フタロシアニン分子が約250Kより低温で傾斜する構造をとることを明らかにした。この研究は、梨花女子大学Kim Tae Hee教授のグループとの共同研究として行い、本研究の結果から、同大学グループが有機スピントロニクス素子に対して測定した、磁気抵抗効果の特徴的な温度依存性を合理的に説明することができた。
さらに、エピタキシャルに成長したFe3O4 (001)層とFe (001)層の間の界面で中間層を介した交換結合の研究を実施した。交換結合は、磁気記録媒体や磁気ランダムアクセスメモリなどの実用素子への応用において磁気配列を制御する根幹をなす特性である。もし、交換結合が十分大きければ、2つの強磁性層の反平行配列によって磁気ゆらぎを生ずるエネルギー不安定性が解消される。従って、Fe/Fe3O4 (001)多層構造を用いた反強磁性構造やフェリ磁性構造を作りこむ素子応用への道が開かれる。ただし、それには、反強磁性結合が界面に存在することを証明することが求められ、界面特性も詳細に解明しなければならない。そのため、Fe3O4 (001)層とFe (001)層の相対的なスピンの並びの計測にスピン偏極脱励起分光法を適用した。測定結果は、層間の磁気結合が反平行であることを示した。これは、この種の界面において中間層を介した交換結合が働いていることを示した初めての直接的証拠である。この交換結合は、密度汎関数法による第一原理計算によっても確かめられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年間を通じて、研究計画に明記されたスピントロニクス素子開発に資する表面スピン特性あるいは界面スピン特性を有する材料の特性解明に関する研究を着実に遂行することができた。さらには、多層膜のスピン特性に関する研究の端緒を開くことができ今後の展開が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究課題としてNIMSで作成したフェライト薄膜や筑波大学から提供のフェライト薄膜に関してその表面磁気特性を調べることを重点的に進める。CoとFeの比率の正確な制御による高品位膜の作成とZnあるいはMnフェライトも計画通りに遂行する。さらに、Fe/Fe3O4 (001)構造での交換結合や強磁性体表面の銅フタロシアニンの追加データの取得など関連研究を完了する。また、新しく、2階建て構造をもつ有機半導体ののパラシクロファンを研究対象に含める。最近、有機スピントロニクス素子への応用でスピンフィルターの良い候補として注目されている。2重の芳香環のうち基板に接する側が強く基板原子と混成して偏極するが、もう一方の側が間接的にのみ偏極変調を受けることで有機半導体と強磁性体界面での理想的なスピン伝達が期待できる。
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