スピン軌道相互作用を利用した３ｄ遷移金属酸化物の磁性制御

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04813
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 菅 大介 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40378881)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 遷移金属酸化物 / スピン軌道相互作用 / 磁気異方性 / ヘテロ構造 / 遷移金属-酸素結合 / エピタキシャル薄膜

研究成果の概要

遷移金属酸化物のエピタキシャル薄膜やヘテロ構造を対象として、スピン軌道相互作用が関連した物性に着目しつつ物性開発を行った。、ヘテロ構造化による「遷移金属－酸素結合」の変化に伴って、遷移金属中の磁気異方性は変調されることを示した。また磁気記憶材料の重要な特性の一つである垂直磁気異方性の安定化には、酸化物中への圧縮ストレインの印加が有用であった。この知見を活かすことで、通常であれば共存することが稀なハーフメタル電子構造と垂直磁気異方性が共存する酸化物NiCo2O4を作製できた。また酸化物ヘテロ構造で見られるトポロジカルホール効果的な振舞いに関して実験結果に基づいて別解釈を提示した。

自由記述の分野

薄膜材料科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

遷移金属酸化物は、古くから磁性材料として、研究・開発されてきた。今回スピン軌道相互作用に関連した磁気特性である磁気異方性の制御などについて新たな知見が得られた。今後の材料開発の新たな指針となると期待できる。例えばハーフメタルなど、これまで磁気異方性の制御が困難と考えられていた材料に垂直磁気異方性を付与することで新機能創出につながる。またスピン軌道相互作用に着目することで、酸化物ヘテロ構造におけるトポロジカルホール効果など新奇現象の発見も期待できる。