極限的金属ヘテロ界面構造制御のための薄膜成長初期過程に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452325
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山本 良一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10107550)
• 研究分担者: 弓野 健太郎 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40251467)
• キーワード: MEAM / サーファクタントエピタキシ- / 金属人工格子 / 垂直磁気異方性 / 巨大磁気抵抗効果

研究概要

本年度は、理論的に大きな垂直磁気異方性を示すことが予想されるAu/Co-Fe人工格子を実際に分子線エピタキシ-法により作製し、その垂直磁気異方性エネルギーを測定するとともに、Modified Atom Method(MEAM)を用いたサーファクタントエピタキシ-の理論計算を行った。
異なった種類の金属を数原子層レベルで交互に積層した金属多層膜では、垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果など特異な物性が発見され、光磁気メモリ材料や磁気抵抗ヘッドなどへの応用が期待されている。これらの新物性は金属ヘテロ界面構造に敏感であり、金属超薄膜の成長初期過程とヘテロ界面構造制御が重要なポイントである。
われわれはこれまでに第一原理的電子論に基づいて垂直磁気異方性エネルギーの理論計算を行ってきた。その結果、Au/Co-Fe人工格子がユニットセル当たり2meVほどの大きな磁気異方性エネルギーをもつことを予測した。本年は、この系を実際に分子線エピタキシ-法を用いて作製し、理論計算通りの大きな垂直磁気異方性を示すことを確認した。
また、MEAM法により分子動力学法による結晶成長のシミュレーションを行い、サーファクタントエキピタシ-の起こる微視的な機構を解明した。その結果、Ni上にあらかじめPbを蒸着しておくと、Niの三次元成長が回避され、二次元成長が促進されることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Kazuki MAE: "Microscopic mechanisum of the surfactant epitary by molecular dynamics" Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 4. 73-85 (1996)
• [文献書誌] Jae-Geun Ha: "Magnetic anisotropy and magneto-optical Kerr effect of Co/Pd1-xAux multilayer" Journal of Physics: Cardrnsed Matter. 8. 677-684 (1996)
• [文献書誌] Kentaro KYUNO: "Theoretical study on the Co layer thickness dependence of the magnetic anisotropy of Pd/Co multilayers" Solid State Communications. (accepted).
• [文献書誌] Kentaro KYUNO: "Theoretical study on the strain dependence of the magnetic anistropy of X/Co (X=Pd,Cu,Ag and Au)metallic multilayers" Journal of Applied Physics. (accepted).
• [文献書誌] Kentaro KYUNO: "First-principhes caleculation of the magnetic auisotropy energies of Ag/Fe(001)and Au/Fe(001)multileyers" Journal of the Physical Societyof Japan. (accepted).
• [文献書誌] Kentaro KYUNO: "Perpendieular magnetic anisotropy of metallic multilayers composed of magnetic layers only: Ni/Co and Ni/Fe multilayers" Japanese Journal of Applied Physics. (accepted).
• [文献書誌] 山本良一: "先端材料事典" 産業調査会, 795 (1995)