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ホイスラー型新機能スピントロニクス材料の薄膜実証とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0111
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

浜屋 宏平  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90401281)

研究分担者 山田 晋也  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30725049)
山田 道洋  大阪大学, 基礎工学研究科, 特任助教(常勤) (50778529)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワードホイスラー合金 / スピントロニクス / 分子線エピタキシー
研究実績の概要

スピンギャップレス半導体(SGS)実証に向けた物性探索を目的に,未だ合成例がなく,SGSとしてのバンド構造が予想されている四元等組成ホイスラー合金CoFeVSiに注目し,分子線エピタキシー法を用いた薄膜合成とその磁気伝導特性の調査を行った.研究代表者らが独自に開発した非化学量論組成蒸着法を用いることで,等組成CoFeVSi薄膜の合成に成功した.異常分散XRD測定による構造解析から,作製したCoFeVSi薄膜は,CoとFeがランダムに配置したL21B構造であることが判明した.作製したCoFeVSi薄膜の物性評価を進めていくと,低温で正の線形的なMRを観測した.詳細な電気・磁気伝導特性の評価とバンド計算の結果から,CoFeVSiにおける正の線形的なMRの起源は,フェルミ準位(EF)付近の少数スピンバンドのV由来のギャップレス構造に起因した量子MR効果と考察し,CoFeVSiにおいてはSGSでなくても正の線形的なMRが発現する可能性を示した.しかし,この考察には実験的な証拠が乏しいため,CoFeVSiのVをMnに置換したCoFe(V1-xMnx)Si薄膜を作製し,その磁気伝導特性の評価から,CoFeVSiにおける正の線形的なMRの起源にアプローチした.CoFe(V1-xMnx)Si薄膜のMRの温度依存性から,Mn濃度の増加に伴って正の線形的なMRの大きさは次第に小さくなり,x=0.75で消失した.バンド計算の結果から,CoFeVSiのVをMnに置換すると,EF付近の少数スピンバンドのV由来のギャップレス構造がバンドギャップへ変化することが判った.以上のMRの振る舞いとバンド構造の関係から,CoFeVSiにおける正の線形的なMRはフェルミ準位付近のV由来のギャップレス構造の存在が起源であると結論づけた.

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] ヨーク大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of York(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Room-temperature local magnetoresistance effect in n-Ge devices with low-resistive Schottky-tunnel contacts2019

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, S. Yamada, K. Sawano, V. K. Lazarov, and K. Hamaya
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 12 号: 3 ページ: 033002-033002

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab0252

    • NAID

      210000135621

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Significant reduction in the thermal conductivity of Si-substituted Fe2VAl epilayers2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, J. Chikada, Y. Shimanuki, T. Ishibe, S. Abo, H. Miyazaki, Y. Nishino, Y. Nakamura, K. Hamaya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 5 ページ: 054201-054201

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.054201

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental verification of the origin of positive linear magnetoresistance in CoFe(V1?xMnx)Si Heusler alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada S.、Kobayashi S.、Masago A.、Kumara L. S. R.、Tajiri H.、Fukushima T.、Abo S.、Sakuraba Y.、Hono K.、Oguchi T.、Hamaya K.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 19 ページ: 195137-195137

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.195137

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Great Differences between Low-Temperature Grown Co2FeSi and Co2MnSi Films on Single-Crystalline Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      Kudo Kohei、Hamazaki Yasunari、Yamada Shinya、Abo Satoshi、Gohda Yoshihiro、Hamaya Kohei
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 1 号: 11 ページ: 2371-2379

    • DOI

      10.1021/acsaelm.9b00546

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic and transport properties of equiatomic quaternary Heusler CoFeVSi epitaxial films2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada S.、Kobayashi S.、Kuroda F.、Kudo K.、Abo S.、Fukushima T.、Oguchi T.、Hamaya K.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 12 ページ: 124403-124403

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.124403

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ホイスラー合金Co2FeSi/BaTiO3界面マルチフェロイク構造の磁気特性2020

    • 著者名/発表者名
      山田晋也, 寺本侑樹, 松實大志, 村田太一, 工藤康平, 谷山智康, 浜屋宏平
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関わる研究グループ第10回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱電ホイスラー合金Fe2TiSiエピタキシャル薄膜の電気・熱電特性2020

    • 著者名/発表者名
      工藤康平、嶋貫雄太、石部貴史、 真砂啓、 山田晋也、中村芳明、 浜屋宏平
    • 学会等名
      第166回日本金属学会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Si置換したFe2VAlエピタキシャル薄膜の熱伝導率2019

    • 著者名/発表者名
      工藤康平, 山田晋也, 近田尋一朗, 嶋貫雄太, 石部貴史, 阿保智, 宮崎秀俊, 西野洋一, 中村芳明, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Positive and linear magnetoresistance effect in CoFeVSi epitaxial films2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, S. Kobayashi, F. Kuroda, S. Abo, T. Fukushima, T. Oguchi, and K. Hamaya
    • 学会等名
      平成30年度スピン変換年次報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-quality epitaxial growth of half-metallic Co2FeSi films on a Co-terminated GaN(0001) surface2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamada, Yuki Goto, Jun Tatebayashi, Shuhei Ichikawa, Yasufumi Fujiwara, Kohei Hamaya
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱電材料Fe2TiSiエピタキシャル薄膜の低温MBE成長2019

    • 著者名/発表者名
      嶋貫雄太, 工藤康平, 山田晋也, 石部貴史, 中村芳明, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] GaN(0001)上へのハーフメタルホイスラー合金Co2FeSi薄膜の低温MBE成長2019

    • 著者名/発表者名
      山田晋也, 本多遼成, 後藤優貴, 市川修平, 舘林潤, 藤原康文, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物基板上のCo2FeSiおよびCo2MnSi薄膜の成長形態の違い2019

    • 著者名/発表者名
      工藤康平, 濱崎恭考, 山田晋也, 阿保智, 合田義弘, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Co2FeSi/BaTiO3界面マルチフェロイクヘテロ構造の磁気特性2019

    • 著者名/発表者名
      寺本侑樹, 山田晋也, 村田太一, 松實大志, 工藤康平, 谷山智康, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ホイスラー合金CoFeVSiにおける正の線形磁気抵抗効果の起源2019

    • 著者名/発表者名
      山田晋也, 小林慎也, 真砂啓, L. S. R. Kumara, 田尻寛男, 福島鉄也, 阿保智, 桜庭裕弥, 宝野和博, 小口多美夫, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic and electrical properties of epitaxial Co2FeSi/GaN(0001) heterostructures for spintronic applications2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, R. Honda, Y. Goto, S. Ichikawa, J. Tatebayashi, Y. Fujiwara, K. Hamaya
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium (EMS-38)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of positive linear magnetoresistance in epitaxial Mn2CoAl films2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, A. N. Hattori, H. Tanaka, K. Hamaya
    • 学会等名
      64th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flexible ferromagnetic Co2FeSi films on flexible Ge(111)2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, H. Higashi, T. Kanashima, and K. Hamaya
    • 学会等名
      8th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-8)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic properties of a Co2FeSi/BaTiO3 interfacial multiferroic system2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamada, Yuki Teramoto, Taichi Murata, Daishi Matsumi, Kohei Kudo, Tomoyasu Taniyama, Kohei Hamaya
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019 (MRM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶Co2FeSi/BaTiO3界面マルチフェロイク構造における磁気特性2019

    • 著者名/発表者名
      寺本侑樹, 松實大志, 山田晋也, 村田太一, 工藤康平, 谷山智康, 浜屋宏平
    • 学会等名
      Spin Research Network of Japan (Spin-RNJ) 2019年度年次報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Positive and linear magnetoresistance effect in CoFeVSi epitaxial films2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, S. Kobayashi, F. Kuroda, S. Abo, T. Fukushima, T. Oguchi, and K. Hamaya
    • 学会等名
      平成30年度スピン変換年次報告会、東北大学 AIMR本館
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Si置換したFe2VAlエピタキシャル薄膜の熱伝導率2019

    • 著者名/発表者名
      工藤康平, 山田晋也, 近田尋一朗, 嶋貫雄太, 石部貴史, 阿保智, 宮崎秀俊, 西野洋一, 中村芳明, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演大会、東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] スピンギャップレス系ホイスラー合金薄膜の磁気伝導特性2018

    • 著者名/発表者名
      山田晋也, 小林慎也, 黒田文彬, 工藤康平, 阿保智, 福島鉄也, 小口多美夫, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第12回物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)、奈良先端科学技術大学院大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-10-12   更新日: 2021-01-27  

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