表面弾性波を用いた軌道流の生成と純軌道流によるオービトロニクスの開拓

使用表面声波生成轨道流以及使用纯轨道流开发轨道电子学

基本信息

批准号：
22KJ3114
负责人：
小泉洸生
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tohoku University (2023)National Institute for Materials Science (2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3114/
关键词：
磁性スピントロニクス軌道角運動量表面弾性波

项目摘要

本研究では、表面弾性波による局所的な歪を軌道角運動量を有する強磁性体に印加することで、軌道角運動量の変調並びにその制御を目的として研究を行っている。今年度は、軌道角運動量を有する酸化物磁性体の作製とそれらの表面弾性波基板上へ作製に取り組んだ。これまで表面弾性波を用いたほとんどの研究では室温成膜により多結晶を作製していることがほとんどであったが、本研究の目的の1つである軌道角運動量との関係を調べるためには、表面弾性波基板上に酸化物をエピタキシャル成長させた方が好ましいと考えられる。そこで軌道角運動量を有する酸化物磁性体として、これまで作製報告のある軌道フェリ磁性体CoMnO3とコバルトフェライトに着目した。いくつかの成膜条件を試すことで、これらの物質をサファイア基板とMgO基板上にそれぞれ作製することに成功し、磁気異方性についても先行研究と同程度のものが得られていることから良い品質のものが作製できていると期待される。これら軌道角運動量を有する物質を表面弾性波基板上へ直接成長させることを試みたが、表面弾性波基板に含まれるリチウムが成膜プロセス中に薄膜まで拡散しており、高品位な薄膜を作ることが容易でないことが分かった。そこで、表面弾性波基板と同じ結晶構造を有する物質を緩衝層とすることで、プロセス中のリチウム拡散の抑制を試みた。様々な物質を様々な条件で試すことで、鉄系の酸化物が非常に良い緩衝層となっており、表面も非常に平坦であることを見出した。来年度は、作製した緩衝層を用いて表面弾性波基板上へ軌道フェリ磁性体やコバルトフェライトなどの軌道角運動量を有する磁性体の作製に取り組む。

在这项研究中，我们的目标是通过将表面声波引起的局部应变施加到具有轨道角动量的铁磁材料来调制和控制轨道角动量。今年，我们致力于轨道角动量氧化物磁性材料的制备及其在声表面波基底上的制备。迄今为止，大多数使用表面声波的研究大多通过室温薄膜沉积来生产多晶，但为了研究与轨道角动量的关系（本研究的目的之一），人们认为最好是外延生长氧化物在表面声波基板上。因此，我们重点研究了已报道的轨道亚铁磁材料CoMnO3和钴铁氧体，作为具有轨道角动量的氧化物磁性材料。通过测试多种成膜条件，我们成功地在蓝宝石和氧化镁衬底上制备了这些材料，并获得了与之前研究相当的磁各向异性，预计可以生产出高质量的产品。曾尝试将这些具有轨道角动量的物质直接生长到声表面波基板上，但声表面波基板中所含的锂在成膜过程中扩散到薄膜中，从而形成了高质量的薄膜。事实证明这并不容易。因此，我们试图通过使用与表面声波基板具有相同晶体结构的材料作为缓冲层来抑制工艺过程中的锂扩散。通过在各种条件下测试各种材料，他们发现铁基氧化物可以作为非常好的缓冲层，并且具有非常平坦的表面。明年，我们将使用制造的缓冲层在表面声波基底上创建具有轨道角动量的磁性材料，例如轨道亚铁磁体和钴铁氧体。