2004 Fiscal Year Annual Research Report
強い層間結合と垂直磁気異方性をあわせ持つ磁性人工格子薄膜の研究
| Project/Area Number |
15560571
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
喜多 英治 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (80134203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 建一 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (70109271)
柳原 英人 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (50302386)
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| Keywords | 垂直磁気異方性 / 層間磁気結合 / 磁気弾性結合 |
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| Research Abstract |
磁性金属と非磁性金属からなる人工格子に広く見られる2つの磁気的な性質、すなわち隣り合う強磁性層に生じる層間交換結合と、形状磁気異方性よりも大きな磁気異方性に関する研究を行った。本研究ではこれら二つの性質が顕著に表れる系として、Co/Rh人工格子を選んだ。MBE法を用いて、Co/Rh(001)および(111)人工格子をエピタキシャル成長させたものを試料とした。Rh層厚に依存した磁気層間結合とCo層厚に依存した磁気異方性を調べるため、RhおよびCo層厚を楔状に変化させた人工格子膜を作製し、SQUID磁力計を用いて磁化曲線を測定した。どちらの成長方向でも強い層間結合を観測した。またCo/Rh(111)の試料においては、Co層厚が12Å以下の時に垂直磁化膜となることを見いだした。この磁気異方性の主たる原因が、Co/Rh界面での対称性の低下によるものなのかあるいは、Co/Rhに存在する大きな格子不整合(約7%)による格子歪みであるのか明らかにするため、以下に述べるような定量的な議論をおこなった。RHEEDパターンのストリーク間隔は、成長面の格子定数に比例するため、この変化を捉えることにより膜面内の格子定数の変化を調べた。Co/Rh界面における合金化は無視できるほど小さいことから、RHEEDパターンから得られた格子歪みとその緩和過程および、既知のCoの磁気弾性定数を用いて、垂直磁気異方性のCo層厚依存性が再現できることを示した。その結果、すくなくともCo/Rhに関しては界面における磁気異方性は小さく、格子歪みにより磁気弾性結合を通じて生じる異方性が支配的であることが分かった。
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