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2015 年度 実績報告書

外場摂動印加時の磁気分光を用いた軌道磁気モーメントの操作に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03562
研究機関東京大学

研究代表者

岡林 潤  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70361508)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードX線磁気円二色性 / 軌道磁気モーメント / 外場摂動 / スピンオービトロニクス
研究実績の概要

スピンと軌道を操作することは、スピントロニクスを超えた新たな学術の創出を生み出す。特に、外場摂動の印加による磁化反転や磁気異方性の制御は、スピンと軌道の操作に基づいて低消費電力にて動作するスピンオービトロニクス素子開発において必須の技術である。しかし、なぜ磁性薄膜界面への電圧や圧力などの外場印加により磁気異方性を制御できるか判っておらず、原子レベルでのメカニズムの解明が必要である。そのためには外場印加時の軌道磁気モーメントを詳細に調べる必要がある。そこで本研究では、元素別に軌道磁気モーメントを測定できるX線磁気円二色性(XMCD)に電場や力学的な歪みなどの外場を印加できるシステムを開発する。この技術を用いて初めて可能となる、フェルミ準位の変調を用いた非平衡状態のXMCD測定を用い、『電圧印加により界面磁気異方性を制御できるメカニズムを解明すること』を目的とする。

本目的を達成するには、元素別の電子・磁気状態の観測が必要となる。そのためには、放射光を用いた電子分光が有力となる。研究代表者が進めてきたX線吸収分光(XAS), X線磁気円二色性(XMCD)の実験手法を活用し、外場摂動を測定パラメータとした新しい分光法を開発した。2015, 2016年度には、上記の目標達成に向けて、試料作製装置の改良、電圧を印加できるマニピュレータの作製などを進めてきた。その結果、XMCDスペクトルにおける電圧印加による変化を捉えることに成功した。磁性体と非磁性体の界面における新規な物性の理解のための外場印加中の軌道磁気モーメントの精密測定が可能となった。今後、この技術を用いた物性の議論を進めていく予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

放射光を用いた電子・磁気分光システムの開発を行った。また、外場印加時の測定ができるようにマニピュレータを工夫し、本目的の達成に向けて着々と進んでいる。今後、電圧印加時の電子・磁気分光測定を推進していき、スペクトルの変化を議論してくことで、新し物性の創出を目指していく。

今後の研究の推進方策

今後、電圧印加時の電子・磁気分光測定を推進し、スペクトルの変化を議論してくことで、新し物性の創出を目指していく。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Induced perpendicular magnetization in a Cu layer inserted between Co and Pt layers revealed by x-ray magnetic circular dichroism2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi, Tomohiro Koyama, Motohiro Suzuki, Masahito Tsujikawa, Masafumi Shirai & Daichi Chiba
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 46132 1-9

    • DOI

      doi:10.1038/srep46132

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interdiffusion in epitaxial ultrathin Co2FeAl/MgO heterostructures with interface-induced perpendicular magnetic anisotropy2016

    • 著者名/発表者名
      Zhenchao Wen, Jason Paul Hadorn, Jun Okabayashi, Hiroaki Sukegawa, Tadakatsu Ohkubo, Koichiro Inomata, Seiji Mitani, and Kazuhiro Hono
    • 雑誌名

      Zhenchao Wen, Jason Paul Hadorn, Jun Okabayashi, Hiroaki Sukegawa, Tadakatsu Ohkubo, Koichiro Inomata, Seiji Mitani, and Kazuhiro Hono

      巻: 10 ページ: 013003

    • DOI

      DOI: 10.7567/APEX.10.013003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perpendicular magnetic tunnel junction with a strained Mn-based nanolayer2016

    • 著者名/発表者名
      K. Z. Suzuki, R. Ranjbar, J. Okabayashi, Y. Miura, A. Sugihara, H. Tsuchiura and S. Mizukami
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 30249

    • DOI

      DOI: 10.1038/srep30249

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Anatomy of interfacial spin-orbit coupling in Co/Pd multilayers by XMCD and band-structure calculation2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] Ni/Cu多層構造の電場誘起XMCD2017

    • 著者名/発表者名
      岡林潤
    • 学会等名
      日本放射光学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2017-01-08 – 2017-01-10
  • [学会発表] Co L-edge and Pd M-edge XMCD in perpendicular magnetic anisotropy system:Co/Pd multilayers2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      Mag. Mag. Mater.
    • 発表場所
      New Orleans (USA)
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial Exchange Coupling in FeCo/MnGa Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      Mag. Mag. Mater.
    • 発表場所
      New Orleans (USA)
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Element-Specific Characterization in Spin-Orbit-Coupled Interfaces Using X-Ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD)2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      Solid State Chemitry 2016
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Interfacial Exchange Coupling between Transition Metal and MnGa Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-15
  • [学会発表] Co/Pd多層構造の元素別軌道磁気モーメントの異方性2016

    • 著者名/発表者名
      岡林潤
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] Manipulating Orbital Magnetic Moments Probed by X-ray Magnetic Circular Dichroism2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi
    • 学会等名
      IEEE distinguished lectures
    • 発表場所
      日本大学(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-07-15 – 2016-07-15
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科スペクトル化学研究センター

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/spectrum/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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