| 研究課題/領域番号 |
13650026
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
表面界面物性
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中西 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40237326)
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| 研究分担者 |
笠井 秀明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 原子架橋 / ナノワイヤー / 磁性 / STM / 第一原理計算 / スピン依存コンダクタンス / 合金 / スピントロニクス / 鉄 / ニッケル / 量子化電気伝導 / 構造安定性 |
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| 研究概要 |
磁性原子架橋の格子構造、電子状態、磁性、スピン伝導性およびその起源について、密度汎関数理論を基にした第一原理計算を援用して研究を行った。
直線型一原子鎖構造の鉄原子架橋について、平衡位置(原子間距離d=2.25Å)で、3.31_<μB>/原子の高スピン強磁性状態で、伝導度はスピン偏極率60%、2.5G_0であった。軸方向に押し縮めるとd=2.0Åで急峻に減少し、2.0_<μB>の低スピン強磁性状態となった。更にd=1.6Åで常磁性状態となった。しかし、2.0Å以下では、直線型は不安定となり、高スピン状態のジグザグ構造となった。
強磁性から常磁性へ遷移可能な格子構造を探査した結果、ねじれた梯子型構造を発見し、磁性状態の遷移を確認した。強磁性状態では、伝導度は数G_0/2程度と低く、架橋に応力をかけても多数スピン電子の伝導への寄与はあまり変化しない。これに対し少数スピン電子の寄与は大きく変化する。従って電流のスピン偏極は、軸方向への圧縮により大きさ及び方向が変化する。常磁性状態の伝導度は、十数G_0と大きくなる。応力印加により原子架橋のスピン伝導を制御できる可能性が見出せた。
ねじれた梯子構造のFeNiおよびFeV合金の原子架橋について構成比依存性を調査し、原子架橋版Slater-Pauling曲線を作成した。曲線の右側のFe_xNi_<1-x>では、Fe原子3.3_<μB>、Ni原子0.9_<μB>とそれぞれバルク結晶中よりも大きな磁気モーメントを持ち、xに依存することなく保持される。曲線の左側のFe_xV_<1-x>では、x=1を除きそれぞれバルク結晶とほぼ同じ平均磁気モーメントをもつ。V原子はほぼ磁気モーメントをもたず、Fe原子は抑制されていた。さらに、スピン伝導についても調べ、制御が可能であることを確認した。
これらの成果は、原子架橋の機能デバイスとしての潜在的有用性を示すものである。
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