単原子層制御による貴金属フリー垂直磁化規則合金膜の創製とスピントロニクスへの応用

单原子层控制制备无贵金属垂直磁化有序合金薄膜及其在自旋电子学中的应用

基本信息

批准号：
11J08329
负责人：
小嶋隆幸
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J08329/
关键词：
希少元素貴金属磁気異方性垂直磁化膜 L10 FeNi

项目摘要

ハードディスク等の高密度磁気記録媒体においては垂直磁化膜が用いられ、記録を安定に保つために一軸磁気異方性エネルギー(K_u)が大きなPtを用いた材料が使用されている。そこで本研究では、Ptのように希少で高価な貴金属を用いない垂直磁化膜材料としてFe-Co-Ni系規則合金に着目し、試料作製および特性評価を行った。本年度は以下の研究を行った。L1_0-FeNiの組成はFeリッチにした方が磁気異方性が大きくなり、Fe_<60>Ni_<40>で9.3×10^5J/m^3という最大の瓦が得られた。一方、規則度は組成がストイキオメトリから外れるほど減少した。また、X線磁気円二色性の測定結果は、Feの軌道磁気モーメントが異方性を有し、スピン軌道相互作用を通じてL1_0-FeNiのK_uを発現させていることを示唆した。理論計算もL1_0-FeNiのK_uはFeが担っていることを示唆しており、本研究によってFeをリッチにすることが瓦増大のための方策の一つであることが示された。L1_0-FeNiへのCo添加の影響について調べたところ、CoはNi層の一部を置換するように添加した場合、規則度は減少したが瓦は僅かに増大したことから、規則度の減少を抑えればCo添加はK_uの増大に有効であることが示唆された。Fe(1原子層)/Ni(n原子層)の多層膜を作製したところ、Niの厚さが2原子層以上になるとK_uがほぼゼロとなったことから、L1_0-FeNiの磁気異方性は界面磁気異方性とは本質的に異なることが明らかとなった。L1_0-FeNi薄膜をCu(001)単結晶基板上へ成長する場合、Auもしくは酸素をサーファクタントとして利用することにより、瓦を向上させることができた。最後に、スピントロニクスへの応用へ向け、強磁性共鳴によりL1_0-FeNi薄膜のダンピング定数を評価し、規則化、組成および瓦との関係を調べた。

垂直磁化膜用于高密度磁记录介质（例如硬盘），使用具有大型单轴磁各向异性能量（K_U）的PT材料来维持稳定的记录。因此，在这项研究中，我们专注于Fe-Co-Ni有序的合金作为垂直磁化膜材料，这些膜材料不使用稀有且昂贵的贵金属（例如PT），并进行了样品制备和表征。今年，我们进行了以下研究：当L1_0-Feni的组成富含Fe时，磁各向异性增加，并使用Fe_ <60> Ni_ <40>获得了9.3×10^5J/m^3的最大瓷砖。另一方面，随着组成偏离化学计量的偏差，规律性的程度降低了。此外，X射线磁性圆形二色性的结果表明，Fe的轨道磁矩是各向异性的，并通过自旋轨道相互作用表达L1_0-Feni的K_U。理论计算还表明，FE负责L1_0-Feni的K_U，这项研究表明，使Fe Rich Icre Rich是增加屋顶的策略之一。当我们研究CO添加到L1_0-Feni的效果时，当添加CO以替换一部分Ni层的一部分时，规律性降低，但瓷砖略有增加，这表明如果抑制了规律性的降低，CO添加将有效增加K_U。当制造Fe（1个原子层）/Ni（N原子层）的多层膜时，当Ni厚度为2个原子层或更多时，K_U几乎为零，并且发现L1_0-Feni的磁各向异性与界面的磁性异位镜基本不同。当L1_0-Feni薄膜在Cu（001）单晶基板上生长时，可以通过使用AU或氧作为表面活性剂来改善屋顶。最后，为了应用旋转型，通过铁磁共振评估了L1_0-Feni薄膜的阻尼常数，并研究了订购，组成和屋顶之间的关系。