人工格子フェリ磁性体による巨大磁気低抗効果の創出と材料研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460219
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 藤森 啓安 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005866)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高梨 弘毅 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00187981) ; 小尾 俶久 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80005925) ; 森田 博昭 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50005914)
• Keywords: 人工格子 / フェリ磁性 / 磁気抵抗 / スピンフロップ / 鉄ガドリニウム系

Research Abstract

1.複合構造型(Fe/Gd)//(Fe/Gd)人工格子をrfスパッタリング法によって作製し、その弱磁場スピンフロップと異常磁気抵抗効果について研究した。複合型人工格子とは、短周期λsを持つ2種類のFe/Gd人工格子(一方はFe層の磁化がGd層の磁化よりも大きく他方はGd層の磁化がFe層の磁化よりも大きい)を更に長周期λeで多層化した二重多層膜である。単純なFe/Gd人工格子では、人工周期が長いとGd層の磁化が室温では消失してしまいスピンフロップが観測できなくなる。また人工周期が短いとスピンフロップを起こす磁場がかなり大きくなってしまう。複合構造人工格子では、λsが十分小さければGd層の磁化は室温で生き残り、またλeが十分大きければスピンフロップは弱磁場で起きるようになると期待される。実際に、我々はλsが36A^^°以下の試料で室温、弱磁場でのスピンフロップとそれに伴う磁気抵抗の異常を観測することができた。今年度、我々は更に、スピンフロップ磁場のλs及びλe依存性を系統的に調べ、磁化の補償温度が室温近傍となるようなλsを選ぶ、或いはλeを十分長くすることによって、室温で数十Oeという非常に小さな磁場でスピンフロップが起こることを見出だした。この結果は、Fe/Gd人工格子の磁気抵抗素子への応用を考えるときに、きわめて重要な知見となる。
2.Fe/Gd人工格子のスピンフロップと異常磁気抵抗効果の機構解明を行う意味で、実験結果と分子場理論によるモデル計算との比較を行った。計算は実験を良く再現し、FeおよびGd層内の磁気モ-メントがある臨界磁場より高くなるとねじれた構造を取るようになりスピンフロップが起こること、また各原子層の磁気モ-メントの向きと電流方向との間の角度の変化によって磁気抵抗の異常が生じることが解析的に示された。

Research Products

• [Publications] Hiroyasu Fujimori: "New phenomena of magnetoresistance in ferrimagnetic Fe/Gd multilayers" Journal of Applied Physics. 67. 5716-5718 (1990)
• [Publications] 上口 裕三: "Fe/Gd2重構造多層膜におけるスピンフロップ現象と磁気抵抗効果一" 日本応用磁気学会誌. 14. 355-358 (1990)
• [Publications] Hiroyasu Fujimori: "Ferrimagnetic behavior and magnetoresistance of Fe/Gd double structured multilayer films" Proceedings of the MRS International Meeting on Advanced Materials. (1991)