| 研究課題/領域番号 |
26420295
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
高橋 豊 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (00260456)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 磁気記録 / 強磁性共鳴 / 磁気緩和係数 / 3d強磁性遷移金属 |
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| 研究実績の概要 |
SpinRAM等のスピン制御磁気デバイスの動作条件を決める重要なパラメータであるGilbert磁気緩和係数と磁気異方性係数の物理的起源を解明するためにFeを中心に3d遷移金属を対象にこれらの係数と結晶構造、スピン軌道相互作用、電子散乱頻度等の関係を検討している。第1原理計算によれば磁気緩和と電子散乱頻度との関連が指摘されており、高温(室温)領域では散乱頻度が減少すると磁気緩和係数も減少するのに対して、低温(77K)では散乱頻度が下がると磁気緩和係数は増大すると予想されている。これを確認するために次のような実験を行った。試料としてGaAs基板上に膜厚12nmのFe(94%)Co(6%)の単結晶薄膜を作製し、一部の試料にはアニーリングを施した。電子散乱頻度を見積もるために成膜後そのままの試料(as-depo)とアニール後の試料(annealed)の電気抵抗率を測定した。室温、77Kいずれの温度においてもannealed試料の抵抗率は低く、アニールにより結晶状態が改善して電子散乱頻度が減少したと考えられる。(室温ではフォノン散乱のために抵抗率は大きい。同じ試料における77Kと室温での抵抗率の差は文献に示されているFeのフォノン散乱による抵抗率の寄与に一致することを確認した。）これらの試料に対して強磁性共鳴法を用いて磁気緩和係数を測定した。その結果磁気緩和係数は(1)室温ではannealed試料(散乱頻度は小さい)の方がas-depo試料(散乱頻度大きい)よりも小さいのに対して、(2)77Kではannealed試料の方がas-depo試料よりも大きくなっている、ことが示された。これら室温と77Kにおける磁気緩和係数と電子散乱頻度との関係は第1原理計算による予想に一致しており、この材料系における磁気緩和は電子散乱と密接に関連していることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
Gilbert磁気緩和係数と電子散乱頻度との関係の研究に並行して、スピン軌道相互作用との関係を解明するために、ベースとなるFeにスピン軌道相互作用の大きい(と予想される)白金(Pt)を添加した試料を平成27年度中に測定する計画であったが、試料作製に手間取り、薄膜の結晶構造および磁化曲線測定による基本的磁気特性の評価にとどまった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究においてはベースとなるFeに同じ3d遷移金属であるCoあるいはNiを添加した試料を対象に研究を進めてきたが、本年度は周期律表上で1周期あるいは2周期離れたホウ素(イオン半径が小さい)、パラジウム(イオン半径大）、白金(イオン半径大、スピン軌道相互作用が大きい）を添加した試料の磁気緩和係数の測定を行う。イオン半径がFeとは異なる元素を導入することにより元の結晶状態を変化させて、これが磁気緩和にどのような影響を及ぼすか検討を行う。また、白金はスピン軌道相互作用が大きい元素として知られておりこれを添加した試料に対して測定を行うことにより磁気緩和とスピン軌道相互作用との関係を明らかにしたいと計画している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入した装置の価格が当初予定していた価格よりも低かったために次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度に消耗品の購入に使用する。
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