2005 Fiscal Year Annual Research Report
スピン機能材料のデザイン及びスピン偏極電流解析手法の開発・応用
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17064001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長尾 和多加 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00361197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 良雄 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10361198)
白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
佐久間 昭正 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30361124)
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| Keywords | 輸送特性 / 第一原理計算 / 表面・界面 / スピントロニクス |
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| Research Abstract |
ハーフメタリックなホイスラー合金であるCo_2CrAl及びCo_2MnSiのスピンフィルター効果を議論するため、銅を反無限のリードとする銅/ホイスラー合金/銅の3層構造を調べた。手続きとしては、まず、銅/ホイスラー合金の多層膜に対する第一原理計算から界面付近のポテンシャルを取り出し、それをバルクの銅のポテンシャルと接続することにより銅(リード)/ホイスラー合金/銅(リード)系のポテンシャルをつくる。続いてそのポテンシャルのもとでの散乱問題を解き、Landauer公式からスピン依存伝導度を求めている。計算結果からは、たとえ界面付近でハーフメタル性が失われていても、9原子層程度の膜厚があれば90%以上のスピンフィルター効果があることが分った。特にCo_2MnSiの場合は97%のスピンフィルター効果が見られ、そこでは多数スピンの伝導特性が重要な寄与をしているとの結論が得られた。Co_2MnSiではフェルミエネルギー付近における多数スピン状態のバンド分散が大きく、結果としてフェルミ速度が大きいため、スピンフィルター効果が強調されているようである。
一方、ハーフメタル性が界面近傍でも保たれるヘテロ接合系の探索も実行した。その結果、Co_2CrAl/GaAs、Co_2CrSi/GaAs、Co_2MnSi/GaAs、Co_2MnGe/GaAs(110)界面において、極めて高いスピン偏極率が保持される可能性を示した。またこの高スピン偏極率には、GaAs(110)面の性質が大きく寄与していることも分っている。
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