Fabrication and evaluation of Spin Seebeck effect devices with novel Rare Earth monoxides

新型稀土一氧化物的自旋塞贝克效应器件的制造和评估

基本信息

批准号：
17J05331
负责人：
神永健一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University (2018)The University of Tokyo (2017)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的であるスピン流熱電変換素子の作製には、なるべく高いキュリー温度をもつ強磁性半導体の物質探索が必要である。そこで、まず高いキュリー温度をもつ新奇な希土類単酸化物(REO)の発見とエピタキシャル合成を目指して、様々なREOに対して物性探索を行なった。その過程で、ランタン単酸化物（LaO）の単結晶エピタキシャル薄膜が最大5.2 Kで超伝導を発現することを偶然発見した。これまで最安定相でワイドギャップ絶縁体のLa2O3を原材料とすることでLaO層と超伝導層からなる層状物質の銅酸化物超伝導体(La,Ba)2CuO4や鉄系超伝導体La(O,F)FeAsが合成されてきたが、ランタン酸化物自体は超伝導を発現しないと考えられてきた。特に今回観測したLaOの超伝導転移温度（Tc）は、既報の他の岩塩型ランタン16族化合物（LaS, LaSe, LaTe）の転移温度が高々1 K程度であることを考えると、比較的高い。そこで当初の研究目的とは逸れるが、LaOエピタキシャル薄膜に関して詳細な超伝導特性を調べることにした。その結果、LaOの超伝導転移温度は電子キャリア濃度と単結晶基板による圧縮・引張歪みに大きく影響を受けることを解明した。LaOの超伝導研究をさらに発展させてYAlO3(110)基板上で強磁性半導体のEuOを下部層としてヘテロ接合を試みた。すると、界面粗さが1 u.c.オーダーの清浄な接合界面をもつLaO/EuOヘテロエピタキシャル薄膜が得られることを発見した。LaO/EuOヘテロ薄膜では超伝導層のLaOに対しEuOは強磁性絶縁層として機能し、EuOの強磁性によりLaOの超伝導は抑制される。またEuO層からLaO層へのスピン流の注入を示唆する結果も得ており、今後、EuOのダンピング定数やLaOのスピン拡散長などのスピン特性パラメータを算出していく予定である。

为了产生自旋风格的热转化元件，这是这项研究的目的，有必要在具有尽可能高的铁磁半导体中搜索物质。因此，我们首先搜索了各种REO，目的是发现高度卷曲的稀有地球的单氧化物（REO）和外延合成。在此过程中，发现灯笼单氧化物（LAO）的单晶外延薄膜（LAO）的最大表达超导能力最大为5.2 k。到目前为止，LA2O3是一种最稳定相的宽间隙绝缘子，作为原材料，是一种原材料（LA，BA）2CUO4和基于铁的超导体LA（O（O），F），FEAS已合成，合成，FEAS。但是人们认为灯笼氧化物本身并没有表达超导。特别是，考虑到其他岩石灯灯笼16个部落化合物（LAS，Lase，Lase，tater）的过渡温度最多为1 K，因此观察到的老挝超导温度（TC）相对较高。因此，尽管它不超出最初的研究目的，但我们还是决定研究有关老挝外部薄膜的详细超导特征。结果，已经阐明了老挝的超导过渡温度受到电子载体浓度和压缩的极大影响，以及受单晶基板的拉伸变形。我们进一步开发了老挝的超导研究，并尝试了Yalo3（110）底物上铁磁半导体的EUO的杂物。他发现，获得了与1 U.C的纯连接界面的老挝/EUO杂片薄膜。在老挝/EUO Hetero薄膜中，EUO充当超导体老挝，作为LITROGINIC隔离层，而Lao的超导会被EUO的铁磁抑制。此外，结果表明，将获得从EUO层到老挝层的自旋 - 晶注射，并且将来将计算出旋转特征参数，例如EUO的倾倒常数和老挝自旋市长。