高効率スピン源の理論設計

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
• 連携研究者: 三浦 良雄 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10361198) ; 阿部 和多加 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00361197) ; 小田 竜樹 金沢大学, 理工研究域数物科学系, 教授 (30272941) ; 木村 昭夫 広島大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00272534)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: スピントロニクス / スピン流 / 第一原理計算 / ハーフメタル / 垂直磁気材料

研究概要

高スピン偏極材料(ハーフメタル)や垂直磁気材料を用いた磁気抵抗素子の出力向上ならびに半導体へのスピン注入効率の改善を目的とし、第一原理計算に基づいて高効率スピン源を理論設計した。界面に至るまで高スピン偏極が保持されるハーフメタルと非磁性材料のヘテロ接合を提案することに成功し、界面での原子配列不規則化やスピン配列の熱揺らぎが、スピン依存伝導特性に及ぼす影響を解明した。外部電界による磁気異方性変調についても理論検討した。

研究成果

• [雑誌論文] A comparative ab initio study on electric-field dependence of magnetic anisotropy in MgO/Fe/Pt and MgO/Fe/Au films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa, S. Haraguchi, T. Oda, Y. Miura, M. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.109, Article No.07C107 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of large magnetoresistance in Co_2MnSi/Ag/Co_2MnSi devices with current perpendicular to the plane (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Izumi, T. Iwase, S. Bosu, K. Saito, K. Takanashi, Y. Miura, K. Futatsukawa, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.82, Article No.094444 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of electronic structure on martensitic phase transition of Ni_2Mn_<1+x>Sn_<1-x> studied by hard-x-ray photoelectron sprctroscopy and ab initio calculation (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ye, A. Kimura, Y. Miura, M. Shirai, Y. Cui, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, S. Ueda, K. Kobayashi, R. Kainuma, T. Shishido, K. Fukushima, T. Kanomata
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol.104, Article No.176401 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface structure of half-metallic Heusler alloy Co_2MnSi thin films facing an MgO tunnel barrier determined by x-ray magnetic circular dichroism (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, T. Katayama, T. Ishikawa, M. Yamamoto, D. Asakura, T. Koide, Y. Miura, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.81, Article No.144417 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite electric field effects in the large perpendicular magnetic anisotropy surface Pt/Fe/Pt (001): A first-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa and T. Oda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol.102, Article No.247203 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low damping constant for Co_2FeAl Heusler alloy films and its correlation with density of states (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, D. Watanabe, M. Oogane, Y. Ando, Y. Miura, M. Shirai, T. Miyazaki
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.105, Article No.07D306 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absence of temperature dependence of the valence-band spectrum of Co_2MnSi (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, A. Kimura, Y. Miura, M. Shirai, M. Ye, Y. Cui, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Takeda, Y. Saitoh, E. Ikenaga, S. Ueda, K. Kobayashi, T. Kanomata
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.79, Article No.100405 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallic interface between a Heusler alloy and Si (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Abe, Y. Miura, Y. Shiozawa, and M. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: Vol.21, Article No.064244 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical studies on spin-dependent conductance in FePt/MgO/FePt (001) magnetic tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Taniguchi, Y. Miura, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol.44 ページ: 2585-2588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallic interface and coherent tunneling in Co_2YZ/Mg0/Co_2YZ (YZ=MnSi, CrAl) magnetic tunnel junctions: A first-principles study (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, H. Uchida, Y. Oba, K. Abe, and M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.78, Article No.064416 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic anisotropy of Fe/Pt (001) and Pt/Fe/Pt (001) using a first-principles approach (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa, A. Hosokawa, T. Oda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.77, Article No.054413 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of interfacial noncollinear magnetic structures on spin-dependent conductance in Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions: A first-principles study
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [学会発表] A first-principles study on spin-flip scattering at interfaces of magnetic tunnel junctions with half-metal (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Society 2010
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Computational design of half-metallic ferromagnets: The status quo and outlook (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 2010-06-03
• [学会発表] ホイスラー合金を用いた高効率スピン源の理論設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白井正文
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春季(第146回)大会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Computational design of half-metallic ferromagnets (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: York University-Tohoku University Joint Seminar
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2009-01-19
• [学会発表] Half-metallic ferromagnets: The status quo and outlook (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: Hitachi Spintronics Workshop
  • 発表場所: 国分寺市
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] Computational design of highly spin-polarized ferromagnet/semiconductor interfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: CNSI-RIEC Workshop on Nanoelectronics, Spintronics and Photonics
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] 高スピン偏極ホイスラー合金からシリコンへのスピン注入の理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 白井正文
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市
  • 年月日: 2008-09-03
• [図書] スピンエレクトロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線 第15章高効率スピン源の理論設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 白井正文
  • 総ページ数: 173-182
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Epitaxial Ferromagnetic Films and Spintronic Applications Chap. 8. Firstprinciples calculations of half-metallic Heusler alloys: The effect of atomic disorder and interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai, Y. Miura, K. Abe
  • 総ページ数: 187-205
  • 出版者: Research Signpost