2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-speed domain wall memory by electric field control of Rashba effect
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16H04325
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
小峰 啓史 茨城大学, 工学部, 准教授 (90361287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青野 友祐 茨城大学, 工学部, 准教授 (20322662)
原 嘉昭 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (30331979)
長谷川 靖洋 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60334158)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 界面 / ラシュバ / ビスマス薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，ラシュバ効果が期待できるビスマス薄膜の作製に加えて，界面の影響を調べるため，絶縁層/磁性層/絶縁層からなる積層構造を作製し，界面構造が電気磁気特性に及ぼす影響を調べた．磁性層にはフェリ磁性体であるTbFeCoを用い，磁性層における輸送特性として，異常ホール効果および異常ネルンスト効果を調べた．磁性層厚を変えて試料を作製したところ，異常ホール効果の符号が温度，膜厚によって反転することを見出した．9T，10-400Kの環境下で系統的に異常ホール効果を調べたところ，異常ホール効果の符号反転温度は，フェリ磁性体における補償温度と一致することがわかった．磁性層厚依存性を調べるため，XPS，SIMSによる深さ方向元素分析を行ったところ，界面におけるTbのミキシングがあることがわかり，Tbミキシングにより相対的に磁性層内組成が変調されていることがわかった．成膜条件の改良により急峻な界面を得ることが可能であり，界面効果を調べるための磁性層/絶縁層界面の形成方法について議論した．
ビスマスの界面効果を考察するために，薄膜構造における電子状態について議論を継続した．ビスマス薄膜からの拡張として，ビスマスとアンチモンの合金薄膜構造をタイト・バインディング模型により扱った．さらに表面におけるポテンシャル勾配を考慮した効果を取り入れた模型を精査して，スピン分解された状態密度，ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、スピン分極の向きを計算し，実験と比較した．
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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
計画していたビスマス層，絶縁層，磁性層の成膜条件等を確立し，輸送特性を評価する準備が整いつつある．また，ビスマスにおけるラシュバ効果についても表面/界面における電子状態の理解が進んでいる．現在，電界効果素子の形成に取り組んでおり，概ね計画通り研究が進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までに，本研究が対象とする材料，素子形成および評価システムに関する基本検討が完了したため，具体的な素子の評価を行いながら，界面におけるラシュバ効果の可能性について理解を進めながら，材料作製方法へのフィードバックを図る．並行して，表面/界面における電子状態模型，輸送特性の理論モデルを構築しつつ，大きなラシュバ効果を得るための実験条件について考察を進める予定である．
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