| 研究課題/領域番号 |
19KK0104
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
末益 崇 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40282339)
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| 研究分担者 |
本多 周太 関西大学, システム理工学部, 准教授 (00402553)
中堂 博之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30455282)
柳原 英人 筑波大学, 数理物質系, 教授 (50302386) [辞退]
奥村 宏典 筑波大学, 数理物質系, 助教 (80756750)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| キーワード | スピントロ二クス / フェリ磁性体 / 垂直磁気異方性 / 磁化補償 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、エピタキシャル成長したMn4N膜および磁性不純物であるNiをドープし、磁化補償したMn(4-x)Ni(x)N膜において、電流駆動により最大3000m/sに達する超高速の電流駆動磁壁移動を達成してきた。本年度は、他の磁性不純物としてFeをドープしたMn(4-x)Fe(x)N膜 (x<1.3)およびCoをドープしたMn(4-y)Co(y)N膜(y>3.0)をチタン酸ストロンチウム基板上に分子線エピタキシー法により成長し、磁気輸送特性およびX線磁気円二色性特性を測定することで、磁気構造を調べ、磁化補償の可能性を調べた。
室温における異常ホール係数には、実験で用いたFeおよびCo組成では、係数の符号反転は見られなかった。Mn4Nでは、面心位置のMn原子[Mn(II)]が電気伝導を支配すると考えられるため、このことは、Mn(II)の磁気モーメントが反転しないことを示しいる。
磁気構造の詳細な検討を、KEK-PF BL-16AでX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。
Mn(4-x)Fe(x)N膜 (x<1.3)でFeの組成小さいときは、Feは角サイトに入りやすく、Mn(I)と磁気モーメントが平行であることが分かった。一方、x=0.8の試料では、角および面心サイトの両方にFeが侵入することが判明した。また、Mn(4-y)Co(y)N膜 (y>3.0)でCo組成が高くなると、Mn(II)サイトを優先的にCoが置換することが分かった。しかし、いずれの試料でも磁気モーメントの反転は見られなかった。これらの結果を踏まえ、磁化補償が生じるには、添加した磁性不純物が角または面心サイトのどちらかに入り易いこと、かつ、Mn(I)と反平行の磁気モーメントをもつことが、磁化補償が生じる必要条件といえる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
遷移金属不純物（Fe, Co, Ni）を系統的にフェリ磁性体Mn4N膜にドープした試料を作製し、磁気特性を磁気輸送特性およびX線磁気円二色性特性を評価したことで、どのような場合に磁化補償が生じるか、その基本原理を理解するに至った。以上のことから、本研究は、概ね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、以下の２点を中心に行う。
１．これまでの研究で、遷移金属磁性不純物をMn4Nにドープしてきたが、今後は、非磁性元素をドーピングした試料を成長し、磁化補償の有無を調べる。
２．スピン移行トルクによる電流駆動磁壁移動を行った来たが、スピン軌道トルクによる電流駆動磁壁移動の可能性を探索する。そのためには。極薄膜のMn4N膜を形成する必要がある。そのようなMn4N膜の形成条件を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品の購入に充てる予定。
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