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本研究では、金属超薄膜中の量子井戸状態に着目しPd(100)超薄膜の電子状態を系統的に変化させることで、金属に強磁性が発現するメカニズムを電子論の観点から理解することを目指した。また、得られた知見を基に、原理に基づいた外場による常磁性-強磁性間の磁性スイッチングを実現することを目指した。本年度得られた成果は以下のとおりである。
1. Pd(100)超薄膜上に堆積した遷移金属のバンド分散の形状を利用した軌道選択的なバンドエンジニアリング、および本効果を利用した磁性変調法の第一原理計算による提案
2. BaTiO3基板を介して歪みを印加したPd(100)超薄膜に生じる磁気モーメントの変調の実験・第一原理計算による実証
3. 強磁性Pd超薄膜に生じると予想される特異なスピン構造の観測の観測を目的とした、磁気光ガルバノ効果を用いたスピン構造体の観測手法の開発
これらの成果は、Pd(100)超薄膜中の量子井戸により誘起される強磁性の起源を電子論の観点から理解することで、原理に基づいて外場による磁性制御に成功したものであり、申請時の計画を達成することができたといえる。また、申請時には予想していなかった、遷移金属の吸着による軌道およびk点選択的なバンド変調の実証、および歪みを利用した磁性変調技術を確立することに成功した。加えて、量子井戸状態に起因して生じた強磁性体中に生じうる渦状のスピン構造体を、可視光を用い簡便に観測するための手法の開発にも成功した。
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