| 研究課題/領域番号 |
19K15440
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
神永 健一 東北大学, 工学研究科, 助教 (50831301)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 希土類単酸化物 / パルスレーザ堆積法 / ヘテロエピタキシー / 超伝導 / 電気化学 |
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| 研究実績の概要 |
2年目の令和2年度は、本来であれば、EuO/LaO/EuOの3層の超伝導スピンバルブ(SSV)素子の作製条件の最適化と実際的な物性探索を行なう予定であった。しかし、4月より東北大工学研究科へ助教として異動したことに伴い、それまでのLaO・EuOエピタキシャル薄膜作製に最適化されたPLD装置が使用不可となった。LaO・EuO薄膜の成膜条件は装置環境にシビアに左右されるため、異動先のPLD装置で一から条件の最適化を行なうことにした。
今年度はPLD装置の環境整備と、そこでのEuO薄膜およびLaO薄膜の成膜条件最適化を達成した。その過程で、絶縁バッファー層として適切な膜厚のSrO層を導入することでSrTiO3(STO)基板上にもLaO・EuO薄膜が成膜可能であることを突き止めた。SrOバッファー層はSTO基板からの酸素拡散による酸化を抑える働きがある。
異動先で最適化したPLD装置はもともと、成膜した酸化物薄膜を大気暴露することなく電気化学測定できるように設計された装置であった。そのため、本来の研究計画からは逸れるものの、STO基板上へのSSV素子の作製と並行して、導電性のNb:STO基板とイオン液体を用いることで、強磁性絶縁体であるEuO薄膜のinsitu真空電気化学測定も進めている。また、EuO層と二層ヘテロ構造を作製する上で、上部電極LaO層との比較対象として、同じく導電性酸化物であるNbO層・RuO2層などの導入も進めており、これらのヘテロ構造についてもスピンパラメータの評価を行なう予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
異動に伴う実験環境の大幅な変化により一から成膜条件の見直しを迫られたため、当初予定していたSSV素子の作製条件の最適化まで至らなかった。また、新型コロナウィルスによる緊急事態宣言の影響で、今年度前半は実験自体を停止せざるをえなかった。
今年度で異動先でもEuO・LaO層の条件最適化は達成できたので、次年度以降多層構造の作製とそのスピン物性の探索により、SSV素子の完成を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度が最終年度となるため、今年度環境整備を達成したPLD装置を用いて、EuO/LaO/EuOの3層構造の条件最適化および物性探索を行ない、SSV素子の完成を目指す。また、元々の研究計画にはなかったが、EuO・LaOの姉妹物質として、キュリー温度276Kときわめて高い強磁性絶縁体のGdOや重い電子系のSmOも最近報告しており、これらの希土類単酸化物のスピン特性の評価も進めていく予定である。
これまではスピンホール磁気抵抗効果によるスピン特性評価のみであったが、東北大工学部の協力で強磁性共鳴スペクトロメータによる評価も進められることになった。二層ヘテロ構造やSSV素子のスピンパラメータの評価に今後活用していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウィルスにより応用物理学会などが軒並みオンラインになったため、もともと予定していた出張旅費が大幅に抑えられたため。
次年度使用額は東北大供用装置であるPPMSやMPMSの使用料に充てる。
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