| 研究概要 |
巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている.本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2人工格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした.光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで,素子構造を膜面内に電流を流すCIP構造から膜の垂直方向に電流を流すCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,CIP構造の場合のMR比に比べて約1桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,CPP 構造にすることにより,電気抵抗に電流注入に対するヒステリシスが観測されるようになった.磁場中におけるそのヒステリシスに変化から,ヒステリシスの起源は層間結合の変化によると考えられる.温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.CIP膜では室温でAF結合したものが,100K以下でF結合となることを確認した.CPP膜でも室温で縦方向に誘起されると考えられるAF 状態が,低温では誘起されなくなると考えられる結果を得た.
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