磁性/超伝導人工格子の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63420010
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 新庄 輝也 京都大学, 化学研究所, 教授 (70027043)
• 研究分担者: 細糸 信好 京都大学化学研究所, 助教授 (30165550) ; 中山 則昭 京都大学, 理学部, 助教授 (00164369)
• キーワード: 人工格子 / 真空蒸着薄膜 / 磁性 / 超伝導 / メスバウア-分光法 / 巨大磁気抵抗効果

研究概要

超高真空蒸着装置に連結した酸化物処理室を利用する人工格子生成の予備実験が終了し、原子レベルで構造を制御し、更に酸化物層と金属層を複合した人工格子膜生成へ進んでいる。本研究は超伝導と磁性のからみ合う現象を人工格子を舞台として発現させることを究極の目標としているが、本年度は磁性/非磁性人工格子の研究に顕著な進展が見られた。非磁性層を介した磁性層間にどのような相互作用が働くかは大変興味深い問題であるが我々の行ったFe/Au/Feなどの場合、距離に振動型の依存性を示すことが明らかになった。層間の相互作用が反強磁性的に働くとき、強い磁場を加えると磁化の反平行から平行への転移が起こり、電気抵抗は大きな抵抗効果は従来知られているものよりもはるかに大きく、低い磁場で起こさせることが可能であれば、実用上も極めて重要性の高いものであることがわかった。この方向には筆者らの行った二種類の磁性層を含む人工格子が有効であり、世界に先駆けた成果を得た。これらの伝導性は人工格子の膜面内方向を対象としているが面に垂直方向の伝導性は極めて重要な問題である。金属層間に非金属非磁性層をはさみ、トンネルバリヤ-として働かせると大きな磁気抵抗効果が期待される。この酸化物超薄層の生成には今回の試料生成装置が大変有効であり、現在予備実験が進んでいる。人工格子は天然には存在し得ない新物質であり、従来の物質にはない物性の発現が期待されてきたが、磁気抵抗がその例となることが確認されたことが最大の成果である。従来の非磁性金属人工格子系としてはV/AgにおいてVの単原子層の物性の検討を行った。Vの単原子層は超伝導は示さず極く弱い磁性を持つが理論が予想するような大きな局在モ-メントの発生は否定された。

研究成果

• [文献書誌] T.Shinjo: "Magnetoresistance of Multilayers" Prog.Theor.Phys.Sup.No.10. 529-536 (1990)
• [文献書誌] T.Shinjo: "Structural and magnetic properties of 3d/Sb multilayers" J.Magn. & Magn.Mater.92. (1990)
• [文献書誌] T.Shinjo: "AmorphousーtoーCrystalline Transformation of Ultrathin Fe Layers" Structural Chem.2. (1990)
• [文献書誌] K.Shintaku: "Magnetic Properties of V Monolayers in V/Ag Multilayered Films" J.Phys.Soc.Japan.
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Magnetoresistance of Multilayers with Two Magnetic Components" J.Magn. & Magn.Mater.
• [文献書誌] N.Hosoito: "Spin Reorientation in Fe/Nd Multilayers from Neutron Diffraction" J.Phys.Soc.Japan.
• [文献書誌] T.Shinjo: "Ordering at Surfaces and Interfaces" SpringerーVerlag, (1991)
• [文献書誌] 新庄 輝也: "薄膜技術と新材料 第5章" 日本規格協会, (1991)