2018 Fiscal Year Annual Research Report
Induction of magnetic function on two-dimensional metal thin film based on quantum well structure and its application
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15H01998
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
佐藤 徹哉 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (20162448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沢田 正博 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (00335697)
島田 賢也 広島大学, 放射光科学研究センター, 教授 (10284225)
谷山 智康 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10302960)
神原 陽一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50524055)
影島 博之 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (70374072)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子井戸 / 配向超薄膜 / Pd薄膜 / Pt薄膜 / 強磁性発現 / 磁化の電気的制御 / 磁化の歪みによる制御 / 磁気異方性制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(100)Pd,Pt薄膜に生じる量子井戸に起因する強磁性磁化の外的制御、近接磁性層の磁化および磁気異方性制御の実験的検証を行ない、これらに対して第一原理計算に基づいた議論を行なった。
(100)Pd薄膜の強磁性磁化を歪みと(100)Pd薄膜と半導体基板とショットキー接合に対する電圧印加により操作した。チタン酸バリウム(BTO)上に成膜したPd薄膜の飽和磁化はBTOの構造変態に伴う歪みで5%変化し、この変化は第一原理計算からも認められた。酸素欠陥導入で半導体化されたチタン酸ストロンチウム基板上に堆積された(100)Pdのショットキー接合に電圧を印加すると磁化が変化した。これは、電場によるショットキー障壁の変化で量子閉じ込めされた電子波の位相シフトが変調することから生じる。
(100)Pd薄膜上にFeを堆積した試料のX線磁気円二色性の測定では、Feの磁化がPd膜厚に6原子層周期で依存した。また、磁気測定からFe/Pd試料の磁気異方性がPd膜厚に対して変化することを見出した。第一原理計算から、Pd中に形成されるup spin量子井戸状態がFeに侵入し、Feのフェルミエネルギー近傍の電子構造変化が生じることで両者が説明される。
(100)Pt薄膜では強磁性が膜厚に対して周期的に発現する。スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算から、その強磁性が量子井戸の形成に起因することが示された。この磁化は大気中では酸素吸着に伴って一旦増加し、その後(100)薄膜の構造不安定性により消失した。さらに、BTO基板上に堆積したPt薄膜の磁化は、BTOの構造相転移に伴い20%程度変化した。これらはPt膜厚の変化を基に定性的に説明できる。
以上よりPdとPt薄膜では量子井戸により強磁性が発現すること、これらの磁化および近接強磁性材料の磁化および磁気異方性を制御できる見通しがついた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(11 results)
