2001 Fiscal Year Annual Research Report

トンネル接合を用いたハーフメタル磁性体のスピン偏極解析・制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number	12450009
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	浅野秀文名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50262853)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松井正顯名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90013531)
Keywords	トンネル効果 / ハーフメタル / スピン偏極 / トンネル接合 / La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 / Sr_2FeMoO_6 / 磁気抵抗効果 / Fe_3O_4
Research Abstract	今期、ハーフメタルとしてLa_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3(LSMO)を適用したトンネル接合(基本構造 : Co_<l-x>Fe_x/絶縁体障壁層/LSMO)を用いて、磁性体界面でのスピン偏極率に影響する要因を解析した。低温(4.2K)での接合の磁気抵抗効果(MR)特性の評価を通して、障壁層(SrTiO_3)の酸素欠損(高分解能ラザフォード後方散乱法により定量)、およびそれによりもたらされるLSMOでの界面変質(主として酸素欠乏)が,界面特性を劣化させる要因であることを明らかにした。また、MRのバイアス電圧(V)依存性から、Co_<l-x>Fe_x界面での局所状態密度スペクトルを求め、その第1原理計算の結果との対比により、Co_<l-x>Fe_x界面でバルクに近い界面電子状態が実現されていることを示した。さらに、MR-Vの温度変化から、マグノン散乱による影響が低温側で表れていることなどを明らかにした。しかしながら、LSMO接合では、Tc(360K)よりもかなり低い温度(200K)で、MR効果が消失していることから、この温度でLSMO界面のスピン偏極率が消失していることが明らかになり、室温でのスピン偏極率の解析には適用できないことが分かった。また、LSMOに替わる高キュリー温度(T_c)ハーフメタルとして、Sr_2FeMoO_6薄膜、およびFe_3O_4薄膜の作製とその基本物性の評価を行った。Sr_2FeMoO_6薄膜については、還元ガス雰囲気(Ar+H_2)中でのスパッタリングを用い、基板との格子歪みやその緩和過程が、磁化や伝導特性に与える影響を明らかにした。その知見を基に、完全格子整合バッファー層を導入することにより、理論値に等しい飽和磁化(77K)を持つエピタキシャル薄膜を得ることに初めて成功した。低温での飽和磁化が理論値に等しいことは、この薄膜の基底状態でのハーフメタル性を強く示唆しており、そのT_cが高い(〜420K)ことを考慮すると、室温においても高いスピン偏極率(P=0.7)が実現されていること意味している。また、よりT_cのマグネタイト(Fe_3O_4)についても、Sr_2FeMoO_6薄膜で開発した作製技術を適用することにより、この物質固有のVerway転移が観測される、高品質なエピタキシャル薄膜の作製可能であることを示した。これらの高T_cハーフメタルを利用した接合を実現するためには、還元雰囲気で安定な絶縁体障壁層の適用が不可欠であり、窒化物系材料(AINなどが)有望であることを見出した。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 杉山幹人, 早川純, 伊藤顕知, 浅野秀文, 松井正顯, 佐久間照正他: "Co_<90>Fe_<10>/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3接合におけるインバースTMR効果のバイアス依存性"日本応用磁気学会誌. (2002)
[Publications] J. Hayakawa, S. Kokado, K. Itou, M. Sugiyama, H. Asano, M.Matsui: "The origin of bias voltage dependence in spin-valvetype CoFe/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 magnetic tunnel junctions"J.Appl.Phys.. 91. (2002)
[Publications] J. Hayakawa, S. Kokado, K. Itou, M. Sugiyama, H. Asano, M.Matsui: "Bias voltage dependence on tunnel magnetoresistance effect in spin-valve type MnIr/NiFe/Co_<90>Fe_<10>/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 tunnel junctions"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. (2002)
[Publications] 杉山幹人, 早川純, 伊藤顕知, 浅野秀文, 松井正顯, 佐久間照正他: "ハーフメタル強磁性トンネル接合の磁気抵抗効果とその伝導物性"日本応用磁気学会誌. 25. 795-798 (2001)
[Publications] H. Asano, M. Osugi, Y. Kohara, D. Higashida, M.Matsui: "Room-temperature magnetic and magneto-otpical properties of Sr_2FeMoO_6 thin films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 4883-4885 (2001)
[Publications] 大杉眞弘, 浅野秀文, 東田大介, 松井正顯: "マグネトロンスパッタ法により作製したSr_2FeMoO_6薄膜の磁性"日本応用磁気学会誌. 25. 887-890 (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

トンネル接合を用いたハーフメタル磁性体のスピン偏極解析・制御に関する研究

Principal Investigator

浅野 秀文 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50262853)

Research Products

[Publications] 杉山幹人, 早川純, 伊藤顕知, 浅野秀文, 松井正顯, 佐久間照正他: "Co_<90>Fe_<10>/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3接合におけるインバースTMR効果のバイアス依存性"日本応用磁気学会誌. (2002)

[Publications] J. Hayakawa, S. Kokado, K. Itou, M. Sugiyama, H. Asano, M.Matsui: "The origin of bias voltage dependence in spin-valvetype CoFe/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 magnetic tunnel junctions"J.Appl.Phys.. 91. (2002)

[Publications] J. Hayakawa, S. Kokado, K. Itou, M. Sugiyama, H. Asano, M.Matsui: "Bias voltage dependence on tunnel magnetoresistance effect in spin-valve type MnIr/NiFe/Co_<90>Fe_<10>/SrTiO_3/La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 tunnel junctions"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. (2002)

[Publications] 杉山幹人, 早川純, 伊藤顕知, 浅野秀文, 松井正顯, 佐久間照正他: "ハーフメタル強磁性トンネル接合の磁気抵抗効果とその伝導物性"日本応用磁気学会誌. 25. 795-798 (2001)

[Publications] H. Asano, M. Osugi, Y. Kohara, D. Higashida, M.Matsui: "Room-temperature magnetic and magneto-otpical properties of Sr_2FeMoO_6 thin films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 4883-4885 (2001)

[Publications] 大杉眞弘, 浅野秀文, 東田大介, 松井正顯: "マグネトロンスパッタ法により作製したSr_2FeMoO_6薄膜の磁性"日本応用磁気学会誌. 25. 887-890 (2001)

浅野秀文名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50262853)