ホイスラー型新機能スピントロニクス材料の薄膜実証とその応用

新型Heusler型自旋电子材料薄膜演示及其应用

基本信息

批准号：
18KK0111
负责人：
浜屋宏平
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Osaka University
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-10-09 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18KK0111/
关键词：
ホイスラー合金スピントロニクス分子線エピタキシー

项目摘要

スピンギャップレス半導体(SGS)実証に向けた物性探索を目的に，未だ合成例がなく，SGSとしてのバンド構造が予想されている四元等組成ホイスラー合金CoFeVSiに注目し，分子線エピタキシー法を用いた薄膜合成とその磁気伝導特性の調査を行った．研究代表者らが独自に開発した非化学量論組成蒸着法を用いることで，等組成CoFeVSi薄膜の合成に成功した．異常分散XRD測定による構造解析から，作製したCoFeVSi薄膜は，CoとFeがランダムに配置したL21B構造であることが判明した．作製したCoFeVSi薄膜の物性評価を進めていくと，低温で正の線形的なMRを観測した．詳細な電気・磁気伝導特性の評価とバンド計算の結果から，CoFeVSiにおける正の線形的なMRの起源は，フェルミ準位(EF)付近の少数スピンバンドのV由来のギャップレス構造に起因した量子MR効果と考察し，CoFeVSiにおいてはSGSでなくても正の線形的なMRが発現する可能性を示した．しかし，この考察には実験的な証拠が乏しいため，CoFeVSiのVをMnに置換したCoFe(V1-xMnx)Si薄膜を作製し，その磁気伝導特性の評価から，CoFeVSiにおける正の線形的なMRの起源にアプローチした．CoFe(V1-xMnx)Si薄膜のMRの温度依存性から，Mn濃度の増加に伴って正の線形的なMRの大きさは次第に小さくなり，x=0.75で消失した．バンド計算の結果から，CoFeVSiのVをMnに置換すると，EF付近の少数スピンバンドのV由来のギャップレス構造がバンドギャップへ変化することが判った．以上のMRの振る舞いとバンド構造の関係から，CoFeVSiにおける正の線形的なMRはフェルミ準位付近のV由来のギャップレス構造の存在が起源であると結論づけた．

为了搜索物理特性以演示自旋无间隙半导体（SG），我们专注于第四纪的heusler合金Cofevsi，该合金尚未合成，并具有SGS的带状结构，并使用分子束表育作物的电导率及其磁性能力研究了薄膜的薄膜合成。通过使用由研究人员独立开发的非化学计量成分蒸气沉积法，我们成功地合成了相等的成分Cofevsi薄膜。使用异常分散XRD测量的结构分析表明，制备的Cofevsi薄膜具有L21B结构，其中CO和FE随机排列。当我们继续制作的Cofevsi薄膜的物理特性时，我们观察到低温下的线性阳性MR。从对电导率和磁导率特性和带计算结果的详细评估中，我们研究了Cofevsi中阳性线性MR的起源是由于无间隙结构引起的量子MR效应，该结构从FERMI水平（EF）附近的V衍生的少数族裔自旋带（EF）（EF）中引起，并表明即使没有SGS，也可以在Cofevsi中表达正线性MR。但是，几乎没有实验证据来考虑，因此我们制造了COFE（V1-XMNX）SI薄膜，其中Cofevsi的V被MN替换为Cofevsi的V，并评估了其磁导率特性，我们接近了Cofevsi中阳性线性MR的起源。由于COFE（V1-XMNX）Si薄膜的MR的温度依赖性，正线性MR的大小随着MN浓度的增加而逐渐降低，在X = 0.75时消失。从频带计算结果中可以发现，当Cofevsi中的V替换为MN时，在EF靠近EF的少数式自旋带中得出的无间隙结构是EF的EF变化。基于上述MR和频带结构的行为之间的关系，得出的结论是，Cofevsi中的正线性MR源于从FERMI水平附近的V中得出的无间隙结构的存在。