高効率スピン流-電流・熱流変換を実現する新規ホイスラー合金材料の研究

实现高效自旋流-电流/热流转换的新型霍斯勒合金材料研究

• 批准号: 21H01608
• 负责人: 桜庭 裕弥
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01608/
• 关键词: ホイスラー合金; スピン流; スピン軌道トルク; スピンホール効果; スピンネルンスト効果; スピントロニクス; トポロジカル材料; スピン流生成; 熱電

超高真空スパッタ装置により、大きな異常ホール効果を持つことで知られるCo2MnGaのエピタキシャル薄膜を作製した。MgO基板をフラッシングにて清浄化させた後、室温成膜し、その後、ポストアニールをを行った。　膜厚は10~30nmまで変化させた。膜厚の大きな試料ほど高いL21規則度が得られ、30nmの試料においては、バルク単結晶に匹敵する大きな異常ホール伝導率を示した。第二高調波によるスピン軌道トルクの評価を行った結果、従来報告を超える大きなスピン軌道トルク効率を観測した。一方、大きなスピンホール効果を示しうる新規ホイスラー材料として、非磁性が最安定であるか、もしくは磁気転移温度の低く室温では非磁性である物質に注目し、重元素を含んだ新規なホイスラー合金の候補材料についてスピンホール伝導率の第一原理計算を進めた。その結果、いくつかの材料でPt等を超えるスピンホール伝導率を選られることがわかった。

我们使用超高真空溅射设备制备了 Co2MnGa 外延薄膜，该薄膜具有较大的反常霍尔效应。通过冲洗清洗MgO基板后，在室温下成膜，然后进行后退火。膜厚度在10至30nm之间变化。样品越厚，L21规整性越高，30nm样品表现出与大块单晶相当的大反常空穴电导率。使用二次谐波评估自旋轨道扭矩的结果是，我们观察到比之前报道的更高的自旋轨道扭矩效率。另一方面，作为一种可以表现出大自旋霍尔效应的新霍斯勒材料，我们专注于非磁性最稳定或磁转变温度低且在室温下非磁性的材料。通过第一原理计算候选材料的自旋霍尔电导率。结果，我们发现一些材料可以选择具有超过Pt的自旋孔电导率。

项目成果

ヨーデボリ大学(スウェーデン)

约德堡大学（瑞典）