2022 Fiscal Year Annual Research Report
室温ワイル反強磁性体を示す新規マンガン窒化物の物性解明
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20K15173
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
川口 昂彦 静岡大学, 工学部, 助教 (30776480)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 窒化物 / エピタキシャル薄膜 / PLD / 逆ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、磁気メモリをはじめとする磁気デバイスの高集積・高速化への期待から、漏れ磁場を作らず、高速応答を示す反強磁性体デバイス実現の期待が高まっている。このような中、「ワイル反強磁性」がその有力候補として大きな注目を集めている。しかし、ワイル反強磁性を示す材料の報告は限られており、材料選択性の観点から更なる材料探索が求められている。研究代表者は、これまでにワイル反強磁性体として見つかっている材料と共通の原子配列を含有する、マンガン系窒化物Mn3AN (A=金属元素)に注目した。昨年度までに研究代表者は、パルスレーザー堆積(PLD)法を用いて、ビスマス置換を施したMn3(Sn,Bi)N薄膜の作製に取り組んだ。その結果、酸化マグネシウム単結晶基板上にMn3(Sn,Bi)Nエピタキシャル薄膜を作製することに成功し、270 K付近での強磁性的な磁気転移も確認した。そこでこの薄膜についてホール効果測定を実施したが、異常ホール効果は観測されなかった。基板との熱膨張係数差によって生じる面内拡張歪みが大きいほど、異常ホール効果が増大することが他グループの研究から示唆されている。すなわち、本研究で異常ホール効果が得られなかった原因は格子歪みが小さかったことにあると考えられる。当該年度では、格子歪みが大きくなる高温成長における窒素欠損を抑制するために、窒素ラジカル源を購入し、その立ち上げ作業に取り組んだ。また、それと並行して、より高い異常ホール効果が得られると示唆されているMn3(Ge,Mn)Nについても薄膜作製を進めた。その結果、Mn3(Ge,Mn)N薄膜のエピタキシャル成長に成功した。さらに真空中のままAlOxキャップ層を室温成膜することでMn3(Ge,Mn)N薄膜の表面酸化を抑制することに成功し、磁気特性の改善と再現性の向上を実現した。
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