新希土類単酸化物を用いたオールエピタキシャル酸化物超伝導スピンバルブの創製

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15440
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 神永 健一 東北大学, 工学研究科, 助教 (50831301)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: スピントロニクス / 超伝導 / パルスレーザー堆積法 / PLD / 酸化物 / 希土類単酸化物 / 電気化学

研究成果の概要

超伝導体を上下2層の強磁性絶縁体で挟んだ超伝導スピンバルブ(SSV)素子は、強磁性層のスピンの平行・反平行状態の制御でゼロ抵抗スイッチングを行なうポストムーア技術である。本研究では、代表者が2018年に発見した新超伝導体LaOと同じ岩塩構造の希土類単酸化物である強磁性絶縁体EuOをエピタキシー技術で組合せることで結晶方位が揃ったコヒーレントでかつ急峻な接合界面をもつEuO/LaO/EuOのSSV素子作製を目指した。研究期間中の異動やコロナ禍での長期間の実験中断の影響でSSV素子の完成には至らなかったが、その過程でEuO薄膜の半導体特性を電気化学的にinsitu評価する手法を発見した。

自由記述の分野

酸化物エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義として、これまで作製自体の困難さゆえに単層での作製・評価に限られてきた希土類単酸化物(REO)研究を大きく領域拡大できたことが挙げられる。三層のSSV素子の完成には至らなかったもののLaO/EuO, Ag/EuO二層ヘテロ構造における特異なスピン特性や電気化学特性の発現を確認できたので、本研究を取っ掛かりに今後様々なREOヘテロの組合せを試みることでトポロジカル物性などの新奇物性開拓につながる可能性が高い。また、Agを用いたEuO薄膜のその場電気化学評価手法は他の大気不安定な準安定物質薄膜の評価に展開できることが期待される。