2013 Fiscal Year Annual Research Report
新しい局所磁性測定法を用いた磁性積層膜における埋もれた界面機能の研究
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25287086
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
壬生 攻 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三井 隆也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (20354988)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁性 / 薄膜 / 積層膜 / 界面 / メスバウアー分光 / 核共鳴散乱 / 放射光 / スピントロニクス |
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| Research Abstract |
急速に発展中の放射光核共鳴散乱法（放射光メスバウアー分光法）と大学実験室レベルで実行可能な密封放射線源を用いたメスバウアー分光法を併用し，金属系積層膜の埋もれた界面の物性・機能の研究を推進した。
まず，伝導電子が 100％ スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質である L2_1_ 型ホイスラー合金の積層膜に関して，典型的メスバウアー核である鉄 57 あるいは スズ 119 を含んだ系の研究を行い，界面の磁性および磁気的安定性を調べた。これらの積層膜の界面磁化には特異な減少や大きな温度依存性は見られず，ホイスラー合金を金属強磁性層として用いた磁気トンネル接合における低温から室温にかけての磁気抵抗効果の大きな減少は，界面磁化の減少を直接反映したものではないことが明らかになった。L1_0_ 型規則合金に関しては，垂直磁気異方性発現条件の探査を進めた。酸化鉄系積層膜に関しては，強い磁性層間反平行磁気結合が見出され，希少金属フリーの反平行磁気結合膜として応用面からも注目されている鉄／マグネタイト積層膜の埋もれた界面の局所構造・局所磁性の解明研究を行った。研究分担者により開発された円偏光放射光を用いたメスバウアー分光法を適用し，磁場印加時の界面付近の局所的な磁気モーメントの方向をサイト選択的に決定する試みを行い，新しい界面構造モデルを提案した。
これらの成果は，1 報の査読付き解説記事，6 件の国内学会・研究会発表，3 件の国際学会発表として公表されており，現在さらに 3 報の学術論文を投稿準備中である。
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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
いくつかの研究対象物質ターゲットのうち，L2_1_ 型ホイスラー合金系積層膜，L1_0_ 型規則合金，および磁性／フェリ磁性積層膜界面に対する研究がおおむね順調に進んでいる。一方，放射光メスバウアー分光法を用いた非平衡電子スピン分極の検出に関しては，これまでのところ，スピンホール効果による試料表面近傍のスピン蓄積を明確に示す実験データが得られるには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に引き続き，(1) L2_1_ 型結晶構造をもつホイスラー合金薄膜の界面原子種の制御・同定と電子スピン伝導特性との相関探査，(2) L1_0_ 型結晶構造をもつ規則合金薄膜の界面原子種の制御・同定と垂直磁気異方性との相関探査，(3) 強磁性／反強磁性接合界面および強磁性／フェリ磁性接合界面における磁気的フラストレーション効果を利用した磁性積層膜の磁性制御のサブテーマを中心課題として推進し，放射光核共鳴散乱法やメスバウアー分光法のこれらのテーマに対する有効性を検討していく。また，(4) 非磁性 3d および 4d 金属を対象とした界面効果による強磁性発現の探査に向けて実験を開始するとともに，(5) 強磁性金属から非磁性金属への電流注入の結果あるいは非磁性金属への通電時のスピンホール効果の結果生じる非平衡電子スピン分極の検出を継続して試みる。これらの物性研究と並行して，放射光核共鳴散乱法を用いた薄膜試料測定の効率的化のため，放射光ビームラインにおける測定レイアウトの改良と最適化を推進し，測定時間の短縮や S/N 比の向上を進めていく。個々のサブテーマに関する成果を随時とりまとめ，学会発表および論文発表を進めて行く。
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