計画研究
スピン流の創出と制御において、高偏極・高効率のスピン源の創製は最も重要な研究課題の一つである。100%の伝導電子スピン偏極を有するハーフメタルと呼ばれる物質群がスピン源として期待されているが、物質固有の性質に加えて、ナノ構造制御によって高偏極・高効率スピン源を創製できれば、その意義は極めて大きい。実際、ナノ構造化の典型例である磁性ナノ粒子や磁性超薄膜では、そのサイズ効果のためにスピンに依存した離散準位が形成され、高偏極・高効率スピン源となることが理論予測されている。更に、ナノ粒子では、スピン偏極電流を注入すると大きなスピン蓄積が生じ、その結果実効的なスピン偏極率が増幅されることが理論的に明らかになっている。そこで、今年度はMgO基板上に強磁性金属のナノ粒子をエピタキシャルに作製し、その磁気伝導特性とサイズ効果の関係を調べた。MgO基板上にCoのナノ粒子を蒸着することにより作製したグラニュラー薄膜の磁気輸送特性を測定した結果、Co膜厚1nmの試料において室温でトンネル磁気抵抗効果を観測することに成功した。これは、Coのナノ粒子がFeなどのナノ粒子と比較して、ある程度の粒子間隔を保持してエピタキシャル成長することを示しており、空間的に孤立したナノ粒子を形成しやすい系であることを示唆している。また、同じくMgO基板上にCrのナノ粒子を成長して面直方向の伝導特性を測定した結果、低温で単電子トンネル現象を確認することができた。強磁性ナノ粒子を利用した様々なスピンデバイスへの応用可能性が示され、来年度以降の応用展開への足がかりを得ることができた。
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