無機/有機積層超格子による光制御磁性体の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10750505
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田中 秀和 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (80294130)
• キーワード: レーザMBE / 人工格子 / 光制御磁性体 / (La,Sr)MnO_3 / 銅フタロシアニン / SrTiO_3

研究概要

レーザアブレーション法を用いたMBE法により分子層・原子層のレベルで様々な愛量を積層し人工格子を作製した。特に、磁性体の持つスピンを制御する事に着目し、磁場に敏感に反応する材料及び光・磁場双方で制御できる材料を創成する事を試みた。
(1)光-磁気応答材料
磁気抵抗を示すMn酸化物は電気伝導をになうキャリア濃度を変化させる事により磁性・電気伝導が変化する。光によりキャリアを発生する事のできるSrTiO_3誘電体材料、銅フタロシアニン有機材料と組み合わせる事により、光により磁性・電気伝導が制御できる新しい光・磁場応答材料の創成が期待できる。本年度は(La_<0.8>Sr_<0.2>)MnO_3とSrTiO_3を組み合わせた積層膜を作製し白色光を照射する事により金属-絶縁体転移温度の低下、100K以下での急激な電気抵抗の上昇等の興味深い現象を見出し、新しい光・磁気センサを創出した。
(2)高感度磁気センサ材料
強磁性体と反強磁性体を分子層レベルで積層する事により、スピン配列に不安定性(フラストレーション)を導入する事ができ、磁場に敏感な物質を設計する事ができる。
磁場により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を持つ強磁性体(La,Sr)MnO_3と、スピン配列が異なる反強磁性体(LaFeO_3)を原子層で組みあわせた人工格子を作製した。
積層数(強磁性層数m:反強磁性層数n)を系統的に変化させた時m=10→5→3→2層と強磁性の成分が減少するにつれて電気抵抗が増加していく。これは隣接反強磁性層の影響により、強磁性層のスピン配列が乱され、伝導電子が散乱されるようになった結果であると考えられる。この人工格子に磁場を印加して磁気抵抗効果の大きさを調べた。
(m=2,n=1)の時、磁気抵抗効果が35%とバルクに比較して大きな値を示すことを見出した。この層数の組み合わせの時に強磁性と反強磁性の強さが拮抗し不安定性が最大となり磁気抵抗効果が大きくなったものと考えられる。つまり強磁性/反強磁性物質の分子層数の制御により電気伝導・磁性およびその磁場応答性(磁気抵抗効果)の抑制が可能となる。
上記(1),(2)を組み合わせる事により光・磁場双方で制御出来る磁性体となる。

研究成果

• [文献書誌] H.Tanaka,H.Tabata,M.Kaoai and T.Kawai: "Magnetic and Electrical Properties of Strained(La_<0.5>Sr_<0.5>)and Unstrained( La_<0.5>Sr_<0.5>)Artificial Lattices." Physica B,. 245. 301-305 (1998)
• [文献書誌] H.Tanaka,N.Matsuoka,S.Oki,S.Gohda and T.Kawai: "Fabirication of High Valence Sr(Fe_<0.65>Co_<0.35>)O_3 Film by Pulsed Laser Ablation Technique," Thin Solid Films,. 326. 51-55 (1998)
• [文献書誌] H.Tanaka,H.Tabata,T.Kawai:Thin Solid Films,: "Probing the Surface Forces of Atomically Layerd SrTiO_3 films by Atomic Force Microscope." Thin Solid Films,. (in Press). (1999)
• [文献書誌] H.Tanaka,N.Okawa and T.Kawai: "Magnetic Exchange Interactions in Perovskite LaMnO_3/LaMO_3 (M=Ni,Co,Cr,Fe)Superlattices" Solid State Communications,. (in Press). (1999)