磁性薄膜のスピン偏極に関する研究

磁性薄膜自旋极化研究

基本信息

批准号：
09F09769
负责人：
山内泰
金额：
$ 0.77万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

スピン工学で注目される高い磁気抵抗比を実現するには、Fermi準位の電子状態密度が100%偏極した、いわゆるハーフメタルが最も望ましい。しかし、バルクとしてハーフメタルであることが確認されていても、スピン素子の磁性・非磁性体複合構造において界面近傍まで、ハーフメタルであるかは必ずしも明らかではない。最も簡単な界面である清浄表面でさえ結晶構造の不連続性によって電子状態がバルクと大きく異なり、スピン偏極率もバルクの100%に達しない可能性が高い。マグネタイト表面については、スピン偏極光電子分光法を用いてスピン偏極率が40%から80%と見積もられている。しかしながら、光電子分光法ではバルクの寄与があるため、最外層の偏極率はさらに小さい値であることを昨年度、表面敏感性が極めて高い準安定ヘリウム原子線を用いるスピン偏極準安定脱励起分光法により検証した。今年度はさらにこれを発展させるべく、マグネタイト表面に吸着した有機分子に誘起されるスピン偏極を観測した。具体的には、昨年度開発した超高真空化学蒸着技術によりマグネタイト薄膜をエピタキシャル成長させ、その上に今年度開発した有機分子蒸着源を用いてベンゼン分子とAlq3分子を吸着させたところ、分子にスピン偏極が誘起されることを見出した。さらに水素原子線に曝すことで水素終端した表面においても、ほぼ同じスピン偏極が誘起されることが分かった。この成果は、有機スピントロニクスにおけるマグネタイトの可能性を示唆する。

为了实现自旋工程中备受关注的高磁阻比，最理想的材料是所谓的半金属，其中费米能级的电子态密度是100%极化的。然而，即使确认块体是半金属，也不一定清楚自旋元件的磁性/非磁性复合结构直到界面附近是否是半金属。即使在干净的表面（最简单的界面）上，由于晶体结构的不连续性，电子态也与本体显着不同，并且自旋极化可能小于本体的 100%。使用自旋极化光电子能谱估计磁铁矿表面的自旋极化在 40% 到 80% 之间。然而，在光电子能谱中，由于体相贡献，最外层的偏振比甚至是更小的值。去年，我们证明了使用具有极高表面灵敏度的亚稳氦原子束的自旋偏振亚稳去激发光谱。根据法律。今年，为了进一步发展这个想法，我们观察到吸附在磁铁矿表面的有机分子引起的自旋极化。具体来说，我们利用去年开发的超高真空化学气相沉积技术外延生长了磁铁矿薄膜，然后利用今年开发的有机分子沉积源将苯分子和Alq3分子吸附到其上，从而产生了自旋极化分子。发现极性是感应的。此外，还发现，通过将氢封端表面暴露于氢原子束，可以在氢封端表面上诱发几乎相同的自旋极化。这一结果表明磁铁矿在有机自旋电子学中的潜力。