2007 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 |
阿部 和多加 Tohoku University, 電気通信研究所, 助教 (00361197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 良雄 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (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 | 第一原理計算 / 輸送 / 表面・界面 / 磁性 / スピントロニクス |
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| Research Abstract |
一軸結晶磁気異方性をもつLl_0型FePt合金を用いた、FePt/MgO/FePt磁気トンネル接合の輸送特性を第一原理から議論した。これは、垂直磁化膜を利用した、磁化の熱揺らぎに対して耐性のあるトンネル磁気抵抗(TMR)素子の設計を目標としたものである。FePt/MgO(100)界面にはFe終端界面とPt終端界面があるが、両方の場合に対して第一原理から伝導計算を実行している。その結果、Fe終端では300%を越える大きなTMR比が得られたが、一方、Pt終端ではTMR比が約70%にとどまり、界面電子状態が輸送特性に大きく影響することが分った。形成エネルギーの評価からは、Fe終端界面の方が安定であることが確認されており、FePt/MgO/FePt(100)ヘテロ構造のTMR素子としての可能性を強く示唆する結果といえる。
また、高スピン偏極を有するホイスラー合金/IV族半導体界面の探索も実行した。特にSiとのヘテロ構造における高スピン偏極界面は、スピントロニクスと、Siに基礎をおいた従来のエレクトロニクスとの融合を目指すという点からも大きな意味を持つ。本研究では、CoFeSi/Si、 Co_2FeSi/Si、Co_2MnSi/Siヘテロ構造を調べ、ある特定の(110)界面において、ハーフメタリックな電子状態が得られることを示した。これらの高スピン偏極(110)界面がエネルギー的に安定な傾向をもつことも確認している。更にGeに対しても高スピン偏極界面を探索しており、Co_2FeGe/Ge、 Co_2FeSi/Ge(110)界面でスピン偏極率が高く保たれるとの結果を得ている。以前我々は、フルホイスラー合金/GaAs(110)界面のハーフメタル性を指摘したが、その振舞いはホイスラー合金/半導体界面(110)界面に共通して見られることが、本研究により明らかになってきた。
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