研究課題
本研究課題では、電界駆動型磁気光学デバイス創製に向けて、3d遷移金属超薄膜磁性層における磁気光学効果特性を電界で変調する基盤技術の確立を目的としている。この効果は数原子層オーダーの超薄膜磁性層に対して誘電層を介して電界を印加することで、界面近傍の磁気特性をスピン-軌道相互作用を介して操作する現象に基づいており、誘電層材料の選定、および強磁性層材料の界面制御が重要な技術課題となる。平成28年度は昨年度に続き、電界磁気光学効果制御に有効なhigh-k誘電層材料の候補としてSrHfO3に着目した作製プロセスの最適化を試みた。パルスレーザー蒸着法を用いた基板加熱条件下でのエピタキシャル成長により、比誘電率約20を維持したまま膜厚2nmまでの薄膜化に成功した。これは従来材料である酸化マグネシウムの約２倍に相当し、電界効果効率の向上に有効である。また、誘電層の薄膜化は駆動電圧の低電圧化にも有効であり、本結果により数Vオーダーでの制御が可能となると期待される。また、従来の基本構造であるFe/MgO接合界面のスピン軌道相互作用を増大させる材料探索として界面元素ドーピングによる特性改善に関しても取り組んだ。その結果、heavy metal元素の低濃度ドーピングによりカー回転角が大きく増大することを見出した。これはFeからの近接効果によりheavy metalに誘起されたスピンモーメントに起因する現象であると推察される。この界面制御技術を用いることで、電界に対する磁気光学特性変調の応答性を改善することができると期待される。
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Phys. Rev. Appl.
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https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.5.044006
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