磁気異方性主軸の異なる複合膜界面における非線形電気磁気効果の研究

不同磁各向异性主轴复合薄膜界面非线性电磁效应研究

基本信息

批准号：
19J12384
负责人：
小野田浩成
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12384/
关键词：
非線形電気磁気効果スピネルフェライト複合膜界面

项目摘要

2層膜界面におけるねじれスピン構造の観察を中心に研究し、その成果を学会で発表した。今年度の補助金は研究遂行するために必要な消耗品に充てた。2層膜界面におけるねじれスピン構造の観察に関しては、KEKで深さ分解X線磁気円二色性（XMCD）測定を行った。X線の入射条件として、直入射条件、斜入射条件（膜面垂直方向から45度）、逆斜入射条件（膜面垂直方向から－45度）の3条件を試した。XMCD強度は磁気モーメントの向きと入射X線の向きの内積に比例するので、深さ方向に対するXMCD強度を比較することでスピンの向きを推定することができる。検討した試料は、垂直磁化膜としてCoフェライト(CFO)、膜面内磁化膜としてマグへマイト(GFO)の2層膜構造とした。試料は測定前に膜面垂直方向から30度傾けた方向に磁場を印加して磁区を揃えた。残留磁化状態において深さ分解XMCD測定を行った。測定の結果、残留磁化状態においても界面と表面とではスピンの向きが異なっていること分かった。Co、すなわちCFOのスピンは膜面垂直方向を向いており、GFOのスピンがらせん磁気構造を形成しており、GFOの表面の磁気モーメントは膜面垂直方向から50度傾いていることがシミュレーションと実験結果を比較することで分かった。次に膜面内方向に電界を印加するために電極を取り付け、深さ分解XMCDの電圧依存性を調べた。斜入射条件で電場印加を行ったところ、検出深度が深いXMCDスペクトルに差は見られなかったが、検出深度が浅いところでは、電場の極性によってスペクトル形状が大きく異なった。その変化は電圧の極性によって異なっており、電気磁気効果に起因するものだと考えられる。これは複合膜界面における人工的ならせん磁気構造でもスピンカレントモデルに基づく電気磁気効果が発現し得ることを実証するもので、新たな材料設計指針として期待できる。

该研究的重点是观察两层膜界面处的扭转旋转结构，并在会议上提出了结果。今年的补助金用于进行研究所需的消耗品。用深度分辨的X射线磁圆二色性（XMCD）测量进行了KEK进行测量，以观察两层的界面处的扭转自旋结构。将三个条件测试为X射线入射条件：直接入射条件，倾斜入射条件（距膜表面的垂直方向45度）和斜斜入射条件（从膜表面的垂直方向到-45度）。由于XMCD强度与磁矩方向的内部产物和入射X射线方向成正比，因此可以通过比较深度方向上的XMCD强度来估算自旋的方向。研究的样品是co铁氧体（CFO）的两层结构，作为垂直磁化膜和Maghemite（GFO）作为平面磁化膜。在测量之前，从垂直于膜表面的方向倾斜30度的方向上施加了磁场，以使磁域对齐。在残余磁化状态下进行了深度分辨的XMCD测量。测量结果表明，即使在残余磁化状态下，旋转方向在界面和表面之间也有所不同。通过比较模拟和实验结果，发现CO的旋转（即CFO）面向垂直于膜表面，并且GFO的旋转形成螺旋磁结构，而GFO表面上的磁矩从垂直于膜表面倾斜50度。接下来，将电极连接到膜平面上施加电场，并检查了深度分辨XMCD的电压依赖性。当在倾斜的事件条件下应用电场时，在具有深度检测深度的XMCD光谱中未发现差异，但是在具有浅底检测深度的地方，频谱形状取决于电场的极性。变化取决于电压的极性，被认为是由于电磁作用。这表明，即使是复合膜界面处的人造螺旋磁结构也可以根据自旋电流模型表现出电磁作用，并且可以作为设计材料的新指南。