2017 Fiscal Year Annual Research Report
スピントロニクスデバイスを基盤とした局所原子配列と磁気機能の相関解明
Publicly Offered Research
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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| Project/Area Number |
17H05208
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水口 将輝 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50397759)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | X線 / 表面・界面物性 / スピンエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、スピントロニクスデバイスにおいて極めて重要なテーマである、“局所原子配列と磁気機能の相関”を解明するため、その場・非破壊観察技術を通した三次元活性サイトの局所的なイメージングを行うことである。金属多層膜などのヘテロ界面における局所的な原子配列は、磁気機能に対する活性サイトであり、特異な磁気異方性が発現していると考えられる。そのため、多層膜の深さ方向に対して原子分解能を有する各種ホログラフィー技術を駆使し、最表面から埋もれた界面の情報を取得することにより、磁気異方性のミクロなメカニズムの解明が期待される。実際のスピントロニクス素子における局所イメージングを駆使することにより、元素ごとの特性に立脚したスピントロニクスの学理の構築を図るだけでなく、より応用に即したデバイス特性の向上を目指す。今年度は、磁性金属・酸化物界面における蛍光X線ホログラフィの測定を進めた。蛍光X線ホログラフィの測定は、大型放射光施設SPring-8のBL13XUおよびBL39XUにて行った。鉄と酸化マグネシウムの界面構造を有する試料に、7.5-11.0 keVのX線を入射し、Fe Kα蛍光Ｘ線ホログラムの測定を行った。その結果、ホログラムパターン中にX線定在波が明確に確認され、膜厚がわずか0.7 nmの埋もれたFe層からのホログラムが得られたことが分かった。この結果は、局所原子配列と磁気機能の相関解明につながる重要な知見である。
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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
磁性金属・酸化物界面における蛍光X線ホログラフィの測定などがおおむね計画通りに進んでいる。また、スピンデバイスに電圧を印加した状態でその場ホログラフィ観察を行うための、試料の作製とその構造の最適化が進んでいる。さらに、高いトンネル磁気抵抗効果を示すスピネル薄膜の電子線ホログラフィ実験の計画と準備も進んでおり、その進捗度もおおむね順調であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに得られた成果を基盤に課題を発展させるとともに、成果のまとめを意識した研究展開を図っていきたいと考えている。特に、電圧の印加によるホログラフィパターンの変化を系統的に調べ、垂直磁気異方性変化のメカニズムとの相関を明らかにしたい。また、スピネル薄膜の電子線ホログラフィ実験も進め、スピネルの陽イオンの原子配列と磁気機能との相関を解明する。
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