シリコン基板上への高スピン偏極強磁性薄膜の創製とスピントロニクスデバイスへの展開
| Project/Area Number |
14J01804
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Electronic materials/Electric materials
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 啓太 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 強磁性体薄膜 / 金属窒化物 / 分子線エピタキシー / 異方性磁気抵抗効果 / 少数スピン伝導 / スピントロニクス / 窒化物 / 強磁性体 / メスバウアー測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
NixFe4-xNについて、昨年度の研究においてx = 3にて高い負のスピン分極率(-0.86)が第一原理計算から予想された。また、固体Fe、Niと高周波プラズマN2の同時供給による分子線エピタキシー(MBE)法により、SrTiO3(001)基板上にエピタキシャル成長したNi3FeN薄膜ではキュリー温度が266 Kとなり、粉末試料の報告例とよく一致した。一方でこれは、反応性スパッタ法で作製されたNi3FeN薄膜における、室温で6%の正の異方性磁気抵抗(AMR)効果の観測報告例とは相反する実験結果である。そこで、MBE法により作製したエピタキシャルNiFe3NおよびNi3FeN薄膜のAMR効果を測定し、その発現温度と符号を検証した。
膜厚50 nmのNiFe3NおよびNi3FeN薄膜を、[100]が長手方向の幅0.2 mmのホールバー形状に加工し、測定温度5-300 Kの範囲で、外部磁場30 kOe、直流電流0.2 mAのもとでAMR効果を測定した。結果、Ni3FeN薄膜の室温におけるAMR比はほぼ0であり、スパッタ膜の報告とは異なる結果となった。また、双方の試料で広い温度範囲で負のAMR効果が観測された。室温における大きな正のAMR効果は、Ni3Feの特徴と一致することから、過去の報告例のNi3FeN薄膜については、N抜けが示唆される。Kokadoらの理論によれば、負のAMR効果はs↑→d↑またはs↓→d↓のs-d散乱機構で説明される。第一原理計算の結果、NiFe3NおよびNi3FeNのフェルミ準位における状態密度は3d少数スピンが支配的であるため、これらの負のAMR効果はs↓→d↓の散乱機構に起因する。したがって、NiFe3NとNi3FeNについても、Fe4Nと同様に少数スピン伝導が優勢であり、シリコンとの格子不整合率が小さい少数スピン伝導強磁性体材料を新たに発見した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(25 results)
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[Presentation] エピタキシャルNixFe4-xN(x = 0, 1, 3, 4)薄膜の磁気物性の評価2016
Author(s)
伊藤啓太, 鹿原和樹, 高田郁弥, 東小薗創真, 具志俊希, 都甲薫, 角田匡清, 末益崇
Organizer
第40回日本磁気学会学術講演会
Place of Presentation
金沢大学、石川県
Year and Date
2016-09-05
Related Report
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[Presentation] Fe4Nエピタキシャル薄膜の窒素原子占有度の評価2015
Author(s)
伊藤啓太, 具志俊希, 東小薗創真, 竹田幸治, 斎藤祐児, 都甲薫, 柳原英人, 角田匡清, 小口多美夫, 木村昭夫, 喜多英治, 末益崇
Organizer
第39回日本磁気学会学術講演会
Place of Presentation
名古屋大学、愛知県
Year and Date
2015-09-08
Related Report
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