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Nitride-based spintronics materials for ultrafast current-induced domain wall motion

用于超快电流感应畴壁运动的氮化物自旋电子材料

基本信息

批准号：
19KK0104
负责人：
末益崇
金额：
$ 11.73万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-10-07 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、これまでNiやCo等の遷移金属不純物をMn4Nにドープした薄膜を形成し、磁化補償組成近傍において、超高速の電流駆動磁壁移動を達成してきた。R4年度は、非磁性元素である金(Au)やスズ(Sn)をドーピングしたMn4N膜(厚さ約10nm)を分子線エピタキシー法により、チタン酸ストロンチウム基板上にエピタキシャル成長し、磁気輸送特性およびX線磁気円二色性(XMCD)測定結果から磁化補償の可能性について検討した。室温での磁気輸送特性の測定から、AuをドープしたMn(4-x)Au(x)Nでは、Anの組成x=0.1と0.2の間で、異常ホール角の符号が反転した。また、SnをドープしたMn(4-y)Sn(x)Nでは、y=0.5と0.7で、さらに、y=0.7と1.0の間で、異常ホール角の符号が反転した。第一原理計算から、Mn4Nでは、面心サイトのMn原子がフェルミ準位での状態密度をほぼ占有するため、MこのMn原子が電気伝導を支配すると考えられる。このため、異常ホール角の符号反転は、少なくとも、面心サイトのMnの磁気モーメントが反転したことを示唆している。しかし、角サイトのMn原子の磁気モーメントについては情報が得られないため、角および面心サイトのMn原子について、磁気モーメントの方向を確認するためXMCD測定を室温で行った。一方、Mn(4-y)Sn(x)Nでは、測定時に印加できる磁場では磁化が飽和しないため、測定には至らなかった。測定の結果、AuをドープしたMn(4-x)Au(x)Nでは、Anの組成x=0.1と0.2の間で、角サイトのMn原子の磁気モーメントの方向は変わらないが、面心サイトのMnの磁気モーメントが反転し、角サイトのMn原子のそれと平行になることが分かった。このことは、非磁性元素のドープにもかかわらず、強磁性的な振る舞いに変化したことを示す結果であり、大変興味深い。

In this paper, we study the formation of Mn 4N thin films, magnetization compensation and ultra-high-speed magnetic wall movement of Ni and Co R4 year, non-magnetic elements such as gold (Au) and tin (Sn) are included in the Mn4N film (thickness: about 10nm). Molecular ray diffraction method is used to determine the magnetic transport characteristics and X-ray magnetic dichroism (XMCD) on the substrate. Measurement of magnetic transport characteristics at room temperature: Au, Mn(4-x)Au(x)N, An, composition x=0.1, 0.2, abnormal angle sign reversed. In the case of Sn, Mn(4-y)Sn(x)N, y=0.5, y= 0.7, y=0.7, y= 1.0, the symbol of the unusual angle is reversed. First principles calculations show that Mn atoms in Mn4N and Mn4N are dominated by electrical conduction due to the density of states occupied by Mn atoms in the center of the plane. The sign of the abnormal angle is reversed, the magnetic field of the surface center is reversed, and the magnetic field of the surface center is reversed. The Mn atoms in the angle and the center of the plane are detected by XMCD measurement at room temperature. A square, Mn(4-y)Sn(x)N, measurement time As a result of the measurement, the composition of Au, Mn(4-x)Au(x)N and An x=0.1 and 0.2, the magnetic properties of Mn atoms in the angular position, the magnetic properties of Mn atoms in the plane center, and the magnetic properties of Mn atoms in the angular position are reversed and parallel. The results of this study show that non-magnetic and ferromagnetic elements are highly interesting.

项目成果

期刊论文数量（96）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ferrimagnetic-ferromagnetic phase transition in Au-doped Mn4N epitaxial films confirmed by x-ray magnetic circular dichroism

X射线磁圆二色性证实了Au掺杂Mn4N外延薄膜中的亚铁磁-铁磁相变

DOI：
10.1063/9.0000412
发表时间：
2023
期刊：
AIP Advances
影响因子：
1.6
作者：
Horiuchi Takumi;Komori Taro;Yasuda Tomohiro;Hirose Taku;Toko Kaoru;Amemiya Kenta;Suemasu Takashi
通讯作者：
Suemasu Takashi

Present Status of Rare-earth Free Ferrimagnet Mn4N and Future Prospects of Mn4N-based Compensated Ferrimagnets

无稀土亚铁磁体Mn4N的现状及Mn4N基补偿亚铁磁体的前景

DOI：
10.7566/jpsj.90.081010
发表时间：
2021
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
T. Suemasu;L. Vila;J. P. Attane
通讯作者：
J. P. Attane

Mn4－xGexN薄膜のエピタキシャル成長と磁気輸送特性評価

Mn4-xGexN薄膜的外延生长和磁输运特性评估

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
安田智裕;小森太郎;堀内拓海;旗手蒼;都甲薫;末益崇
通讯作者：
末益崇

Growth and characterization of magneto-transport properties of Mn4-xAuxN epitaxial films grown by molecular beam epitaxy

分子束外延生长 Mn4-xAuxN 外延薄膜的生长和磁输运特性表征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takumi Horiuchi;Taro Komori;Taku Hirose;Tomohiro Yasuda;Kenta Amemiya;Kaoru Toko and Takashi Suemasu
通讯作者：
Kaoru Toko and Takashi Suemasu

Magnetic compensation of Mn4-xNixN confirmed by X-ray magnetic circular dichroism and analysis on its structure

X射线磁圆二色性证实Mn4-xNixN的磁补偿及其结构分析