2016 Fiscal Year Research-status Report
垂直磁気異方性を有する磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態
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15K05978
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
櫻井 浩 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80251122)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 磁気スイッチング / 軌道磁気モーメント / スピン磁気モーメント / 磁気コンプトン散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は垂直磁気異方性を有するCoFeB/MgOなど磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態（磁気スイッチングに寄与する波動関数の対称性）を明らかにすることである。具体的には①磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明②スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明③スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングと磁気光学効果の関連について研究を行う。
平成27年度では熱処理による固体エピタキシーによって結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜、アモルファス層CoFeB単層膜の比較評価を行った。平成28年度では新たにアモルファスCoFeB/MgO(002)多層膜、結晶化したCoFeB(110)単層膜を作製し、４つの試料を比較してCoFeB/MgO界面の効果、CoFeB層の結晶化の効果を比較することとした。
4つの試料についてスピン選択磁化(Spin Selective Magnetic Hysteresis:SSMH)曲線、軌道選択磁化（Orbital selective Magnetic Hysteresis: OSMH)曲線を測定した。さらに磁気量子数選択的SSMH曲線を求めた。その結果、CoFeB/MgO界面においてはスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化反転挙動は異なっており、軌道磁気モーメントが垂直磁気異方性的挙動を示すことがわかった。さらに、軌道磁気モーメントの磁化反転挙動を支配しているのは、磁気量子数|m|=2の対称性を有する電子軌道であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明においては、CoFeB/MgO界面においてはスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化反転挙動は異なっており、軌道磁気モーメントが垂直磁気異方性的挙動を示すことを新たに明らかにすることができた。
②スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明においては、垂直磁気異方性を付与する軌道磁気モーメントの磁化反転挙動を支配しているのは、磁気量子数|m|=2の対称性を有する電子軌道であることを明らかにした。
以上から順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はTa/CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合において、垂直磁気異方性の増大が報告されている（S. Ikeda et al., Nat. Mater. 9, 721 (2010).）ことから、Ta/CoFeB界面における磁気スイッチング特性の寄与をCoFeB/MgO界面と比較して検討する。さらに、③スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングと磁気光学効果の関連に関連し、磁気光学効果・磁歪などのマクロな特性とスピン選択磁化曲線、軌道選択磁化曲線との関連を検討する。
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[Journal Article] Non-destructive measurement of in-operando lithium concentration in batteries via x-ray Compton scattering2016
Author(s)
K. Suzuki, B. Barbiellini, Y. Orikasa, S. Kaprzyk, M. Itou, K. Yamamoto, Yung Jui Wang, H. Hafiz, Y. Uchimoto, A. Bansil, Y. Sakurai, and H. Sakurai
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Journal Title
J. Appl. Phys.
Volume: 119
Pages: 025103 1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Identifying a descriptor for d-orbital delocalization in cathords of Li batteries based on x-ray Compton scattering2016
Author(s)
B. Barbiellini, K. Suzuki, Y. Orikasa, S. Kaprzyk, M. Itou, K. Yamamoto, Yung Jui Wang, H. Hafiz, R. Yamada, Y. Uchimoto, A. Bansil, Y. Sakurai, and H. Sakurai
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 109
Pages: 073102 1-4
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] ハーフホイスラー Co1-xCuxMnSb合金の電子状態2017
Author(s)
Kishor Kumar, Alpa Dashora, N. L. Heda, B.L. Ahuja, H. Sakurai, N. Tsuji, M. Itou, Y. Sakurai
Organizer
第４回 実用スピントロニクス新分野創成研究会
Place of Presentation
名古屋工業大学
Year and Date
2017-03-23 – 2017-03-23
Int'l Joint Research
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