αコランダム型ヘテロ酸化物薄膜の作製と電気磁気効果に関する研究

α-刚玉型异质氧化物薄膜的制备及电磁效应研究

基本信息

批准号：
13J06203
负责人：
下村直樹
金额：
$ 1.41万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では電気磁気(Magneto-electric :ME)効果を有するコランダム型酸化物であるCr2O3薄膜を用いた電界制御磁気記録デバイスの実現に向けた取り組みを行った。α-Fe2O3/Cr2O3積層構造を用いたスピン相関による動作温度向上のために主に二点の研究成果が得られた。まず、Fe2O3バッファー上に作製したCr2O3膜厚20nmの試料において格子ひずみによる結晶磁気異方性の増加を用いることでTBの増加が得られた。結果、スペーサ層による交換結合エネルギーの低減と組み合わせることで20nmのCr2O3薄膜でも室温付近まで交換バイアス磁界を観測することに成功した。一方で格子歪みにより10%程度ネール温度TNの低下が観測されたが、この低下はスピン相関を利用したTNの向上により充分回復出来るものであるため、格子ひずみも異方性向上の手段として十分使えると考えられる。また、α-Fe2O3薄膜のモーリン転移温度TMを磁化の電界制御の動作温度以上に高め、垂直スピン配列を高温まで維持することが必要となる。そこでIrを添加して、スピン-軌道相互作用を高めることで、Fe2O3の結晶磁気異方性を向上させることを試みた。メスバウア測定および磁化測定により、1%のIrをドープしたα-Fe2O3薄膜は室温において垂直方向に異方性を有する反強磁性薄膜であることが確認され、少なくとも400K以上にTMが存在する事が分かった。磁気デバイスへの応用を考える上ではこれらに加えてスピン相関を利用したネール温度の向上が不可欠であり、さらにCr2O3薄膜の膜厚を低減させた上で交換バイアス磁界を発現することが今後最も重要な課題となる。そのため、格子歪みに加えてα-Fe2O3薄膜において得られたIr(5d元素)ドープによる異方性向上といった方法をCr2O3薄膜に対しても適用する必要があると考えられる。

在这项研究中，我们采取了努力，使用CR2O3薄膜（一种具有电磁电磁棒的电场控制磁性记录设备，具有电磁电磁棒（ME）效应。使用α-FE2O3/CR2O3层压结构通过自旋相关性获得了两个主要的研究结果，以改善工作温度。首先，通过使用在Fe2O3缓冲液上制备的20 nm的CR2O3薄膜厚度中，由于晶状体菌株在Fe2O3缓冲液中制备的CR2O3膜厚度中，通过使用磁性晶体各向异性的增加获得了TB的增加。结果，通过将其与隔离层减少交换结合能的减少，我们能够观察到即使在20 nm CR2O3薄膜中，交换偏置磁场即使在接近室温下。另一方面，由于晶格失真，指甲温度TN的下降约为10％，但是通过使用自旋相关性改善TN可以充分恢复这种减少，因此也可以充分使用晶格菌株作为改善各向异性的手段。此外，有必要将α-FE2O3薄膜的Morin过渡温度TM提高到磁化电场控制的工作温度，并将垂直自旋排列保持到高温。因此，我们试图通过添加IR增强自旋轨道相互作用来改善Fe2O3的磁结晶各向异性。 Mossbauer的测量和磁化测量结果证实，用1％IR掺杂的α-FE2O3薄膜是一种抗铁磁薄膜，在室温下在垂直方向上垂直方向，发现TMS至少存在于400k或更多。除此之外，必须通过利用自旋相关来考虑对磁性设备的应用来提高指甲温度，然后减少CR2O3薄膜的膜厚度，然后创建交换偏置磁场将成为未来最重要的问题。因此，除了晶格失真外，还认为有必要通过使用在α-FE2O3薄膜中获得的IR（5D元素）掺杂来应用诸如改善各向异性的方法，以在CR2O3薄膜中获得。