革新的反強磁性材料薄膜の開発とスピン波伝搬観測への挑戦

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18J10817
• Research Institution: Tohoku University
• Research Fellow: 福田 健二 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2020-03-31
• Keywords: ホイスラー合金 / エピタキシャル薄膜 / フェリ磁性体 / 異方性磁気抵抗効果 / 異常ホール効果 / ハーフメタル

Outline of Annual Research Achievements

MgO(001)単結晶基板上に(Mn1-xCox)2VAlの高規則度エピタキシャル薄膜を作製し、その磁気特性・磁気輸送特性の規則度及び組成依存性を系統的に調査した。磁化と異常ホール効果（AHE）はフェルミ準位以下の電子状態を反映する特性であり、磁気緩和と異方性磁気抵抗（AMR）効果はフェルミ準位近傍の電子状態を反映する特性である。これらの特性を網羅的に評価することで、作製した(Mn1-xCox)2VAl薄膜の電子構造の解明を試みた。
まず、(Mn1-xCox)2VAl成膜時の基板加熱温度の最適化を行なった結果、各組成で40%以上の高いL21規則構造、バルク値に近い格子定数、高い表面平坦性を有する薄膜の作製に成功した。本研究で作製した(Mn1-xCox)2VAl薄膜の規則度は他の報告値と比較しても高いものであった。
磁気特性・磁気輸送特性の組成依存性を調べた結果、磁化はいずれの組成においてもSlater-Pauling則に近い値をとった。また、AHEは現象論と同様の傾向が見られた。これらのことから、フェルミ準位以下の電子状態を反映する特性に関しては実験結果を理論計算（あるいは現象論）により矛盾なく説明することができた。一方、磁気緩和定数は理論値の30倍程度高い値をとり、AMR効果に関しては理論計算値と異なる傾向を示した。これらのことから、フェルミ準位近傍の電子状態を反映する特性に関しては、実験結果と理論計算が乖離しており、D03不規則構造等がその原因と推察される。
本研究では従来の(Mn1-xCox)2VAl薄膜の結晶性及び磁気特性を向上させるとともに、これまで未知であった磁気輸送特性を明らかにした。また、(Mn1-xCox)2VAl薄膜の磁気特性・磁気輸送特性の規則度依存性及び組成依存性を調べることにより、作製した薄膜の電子構造を評価することが可能であることを示した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。