L10型鉄白金規則合金を用いた垂直偏極スピン注入とスピン流制御

L10型铁铂有序合金的垂直极化自旋注入和自旋电流控制

基本信息

批准号：
09F09295
负责人：
高梨弘毅
金额：
$ 1.34万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09295/
关键词：
スピントロニクス FePt スピン注入ハーフメタル垂直磁気異方性 B4C

项目摘要

前年に引き続き、B_4Cにスピン注入するための高スピン注入源としてのハーフメタルホイスラー合金薄膜の作製を行った。通常、強磁性材料のスピン偏極率を評価するためには、トンネル磁気抵抗素子などの磁気抵抗から評価するか、アンドレーフ反射やトンネル分光を用いる方法や光電子分光などの方法が用いられる。本研究では、強磁性体の一般的な磁気抵抗効果として知られる異方性磁気抵抗効果(AMR)を用いて、スピン偏極についての情報が得られるのかについて評価した。Co_2MnSiやCo_2FeSi等のホイスラー合金を合金組成や熱処理温度を変化させて作製し、そのAMR効果を系統的に調べた。その結果、Co_2Fe_xMn_<1-x>Si合金薄膜では、x<0.6以下のときにAMR比の符号が負となり、それ以上では正となることを見いだした。古門らによる理論モデルによれば、AMR効果の起源となるsd散乱がs↑からd↑の場合はAMRの符号が負になるが、s↑からd↓だと正になることが報告されている。すなわち、Co_2Fe_xMn_<1-x>Si合金においてはx>0.6において、ハーフメタルギャップ中のフェルミ準位上にd状態が現れるために、AMR効果が正に変わったと推測される。この結果は、第一原理による状態密度計算とも非常に良く一致するものであり、AMR効果からハーフメタル性を検証できる可能性を示唆する成果である。AMR効果は面倒な微細加工プロセスや高度な評価技術が不用な簡便な電気測定で評価できることから、新たなハーフメタル材料探索に応用されることが期待される。

延续去年，我们制造了半金属Heusler合金薄膜作为高自旋注入源，用于自旋注入B_4C。通常，为了评估铁磁材料的自旋极化，从隧道磁阻元件的磁阻来评估，或者使用使用安德烈夫反射、隧道光谱或光电子光谱的方法。在这项研究中，我们评估了是否可以使用各向异性磁阻效应（AMR）获得有关自旋极化的信息，AMR被称为铁磁材料中的一般磁阻效应。我们通过改变合金成分和热处理温度制备了Co_2MnSi和Co_2FeSi等Heusler合金，并系统研究了它们的AMR效应。结果发现，对于Co_2Fe_xMn_<1-x>Si合金薄膜，当x<0.6或更小时，AMR比的符号变为负，而在此之上，AMR比的符号变为正。根据Furumado等人的理论模型，据报道，当作为AMR效应根源的SD散射从s↑到d↑时，AMR的符号变为负值，但当它从s↑至d↓，变为正值。即，在Co_2Fe_xMn_<1-x>Si合金中，当x>0.6时，在半金属能隙中的费米能级上出现d态，因此推测AMR效应变为正。这一结果与第一原理态密度计算非常吻合，并表明通过 AMR 效应验证半金属性的可能性。由于AMR效应可以通过简单的电气测量来评估，不需要复杂的微加工工艺或先进的评估技术，因此预计它将应用于寻找新的半金属材料。

项目成果

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Fourfold symmetric anisotropic magnetoresistance in half-metallic Co2MnSi Heusler alloy thin films

半金属Co2MnSi Heusler合金薄膜中的四重对称各向异性磁阻

DOI：
10.7567/jjap.57.063001
发表时间：
2018-04-26
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
M. Oogane;A. McFadden;Y. Kota;Tobias L. Brown;M. Tsunoda;Y. Ando;C. Palmstrøm
通讯作者：
C. Palmstrøm