高スピン偏極強磁性窒化物のエピタキシャル成長とスピントロニクスデバイスの作製

高自旋极化铁磁氮化物的外延生长及自旋电子器件的制备

基本信息

批准号：
12J02075
负责人：
伊藤啓太
金额：
$ 1.15万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02075/
关键词：
強磁性窒化物分子線エピタキシー XMCD測定 CEMS測定スピントロニクス AMR効果

项目摘要

新たなスピントロニクス応用材料として、Co_xFe_<4-x>NとCo_xMn_<4-x>Nに注目している。本年度は分子線エビタキシー法により、srTiO_3 (001)基板上に高品質な強磁性窒化物薄膜を作製し、X線磁気円二色性(XMCD)測定と内部転換電子メスバウアー(CEMS)測定を用いて、ユニットセル中の3d遷移金属原子の原子位置について評価した。Co_xFe_<4-x>N薄膜のXMCD測定とCEMS測定の結果から、作製したCo_3FeN薄膜のFeおよびCo原子は、Fe_4NやCo_4Nのように、IサイトとIIサイトの両方に存在することがわかった。また、第一原理計算の結果から、IサイトにCo原子、IIサイトにFeおよびCo原子が存在する理想とは異なるCo_3FeNでは、フェルミ準位における状態密度のスピン分極率(P_D)が低下する予想となった。これまでに不明確であったCo_3FeN薄膜のCo-Feディスオーダーについて、実験により明らかとなったことは大きな進歩であり、P_Dの絶対値が大きいCo_3FeN薄膜の実現には、Co-Feディスオーダーの低減が必要と判明した。XMCD測定による、Mn_4NおよびCO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜に対する元素選択磁化測定の結果では、角型性が良いヒステリシス曲線が得られ、明瞭な垂直磁気異方性を示せた。Co_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMnL_<2,3>吸収端でのXMCDスペクトルは、Mn_4N薄膜のMnL_<2,3>吸収端よりもブロードなシグナルとなったことから、CO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMn原子は遍歴傾向が強いIIサイトに入りやすい傾向が示唆された。CoL_<2,3>吸収端では明瞭でシャープなXMCDスペクトルが得られたことから、Co原子は局在傾向が強いIサイトに入りやすい傾向が示唆された。新材料であるCo_xMn_<4-x>Nについても、基礎物性の理解が進んだといえる。

我们专注于新的SpinTronics应用程序CO_XFE_ <4-X> n和co_xmn_ <4-x> n。今年，使用X射线磁性循环二色症（XMCD）测量值（X-ray磁性圆形二色症（XMCD）测量值（CEM），使用分子束evitaxy方法在SRTIO_3（001）底物上制造高品质的氮化膜薄膜，并评估了单位细胞中3D过渡金属原子的原子位置。 co_xfe_ <4-x> n薄膜的XMCD和CEMS测量结果表明，制备的CO_3fen薄膜的Fe和Co原子都存在于I和II位点，例如Fe_4n和Co_4n。此外，从第一个原理计算的结果来看，可以预测，与理想不同的co_3fen在II位置的I位置和Fe和Co原子中存在不同的CO_3FEN将降低FERMI水平状态状态密度的自旋极化性（P_D）。实验表明，以前尚不清楚的co_3fen薄膜的共和节不一致，并且发现减少co-fe不一致是实现co_3fen薄膜具有较大绝对值P_D的薄膜。通过XMCD测量结果，MN_4N和CO_ <0.8> Mn_ <3.2> N薄膜的元素选择性磁化测量结果产生了良好的滞后曲线，显示出良好的平方曲线，显示出透明的垂直磁各向异性。 MNL_ <2,3>在CO_ <0.8> Mn_ <3.2> N薄膜的吸收边缘的XMCD光谱比Mn_4n薄膜的Mnl_ <2,3>吸收边缘更广泛，这表明CO_ <0.8> mn_ <3.2> n tine的趋势在co_ <0.8> n tine的趋势中具有强大的趋势，这是一个强大的趋势。在COL_ <2,3>吸收边缘获得了清晰且清晰的XMCD光谱，这表明CO原子倾向于进入具有强烈定位趋势的I位点。可以说，新材料co_xmn_ <4-x> n也可以改善基本物理特性。