強スピン軌道相互作用酸化物薄膜を基盤とするグラデーションスピントロニクスの創製

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K14595
• 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): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: スピントロニクス / パルスレーザー堆積法 / PLD / 酸化物 / 超伝導

研究成果の概要

本研究では、強スピン軌道相互作用酸化物薄膜を利用し、強磁性絶縁体とのヘテロ構造におけるスピン流/電流変換効率を評価することを目的とする。重元素ドープしたペロブスカイト型マンガン酸化物La1－xSrxMnO3(LSMO)に着目し、LSMOとRu:LSMOを用いて傾斜組成ヘテロ界面を持つグラデーション構造と均一組成のヘテロ構造を比較することで研究を進めた。本研究の過程で、本来の研究目的からは大きく逸脱するが、Ir:LSMO薄膜ではIr置換濃度を変化させることでIr~10%で最大Tc = 125 Kに達する超伝導的挙動を発現することがわかった。

自由記述の分野

スピントロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

LSMO薄膜は強磁性ハーフメタルで、Ptなどの電極層と組み合わせてスピントロニクスデバイスに使われている。Ru:LSMO薄膜にも同様の応用が期待されるが、傾斜組成構造とスピントロニクスの融合研究は新規である。ガルバノミラー走査型PLD装置を使えば、連続的な組成傾斜を作り出せ、磁気モーメントのスピントランスファートルクが増大し、均一組成薄膜よりもスピン特性が向上する可能性が高い。本研究は、この相関を明らかにし、LSMOなどをベースにした新たな分野「グラデーションスピントロニクス」の開拓するうえでの基礎学理の構築に貢献できたことが本研究の学術的意義と考えられる。