Creation of gradient spintronics based on oxide thin films with strong spin-orbit interaction

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本研究では強スピン軌道相互作用(SOI)酸化物薄膜をスピン流検出電極として活用し、強磁性絶縁体とのヘテロ構造におけるスピン流/電流変換効率の評価を行なう。並行して、組成比を膜厚方向に連続的に変化させた傾斜組成ヘテロ界面を有するグラデーション構造について均一組成のヘテロ構造と性能比較することを目的としている。当初、所属先所有のガルバノ走査型PLD装置を用いて同じ希土類単酸化物であるYbO/EuOヘテロ構造の評価を予定していたが、本装置では以前同様の超高真空下での強還元条件が達成できず別物質での検討を余儀なくされた。そこで、代表者は重元素ドープしたペロブスカイト型マンガン酸化物La1－xSrxMnO3(LSMO)に着目した。LSMOは室温強磁性ハーフメタルを示し、従来難点であった弱い保磁力を向上させる解決策として、LSMOのBサイトのMnの一部をSOIの大きなRuで置換する手法が提案されている。今年度はRuよりもさらに大きなSOIをもつIrで置換した(La,Sr)(Mn,Ir)O3(LSMIO)エピタキシャル薄膜を作製したところ、10%Ir置換でRu同様に垂直磁化の発現を初めて確認した。ただしIr10%置換では絶縁的挙動を示すとともに、飽和磁化はノンドープの1/3まで減少する。一方、ガルバノ走査型PLD装置によりIrドープ量が膜厚方向に対し線形な組成傾斜を有するエピタキシャル薄膜を作製すると、ノンドープ同様の金属的挙動と飽和磁化が確認された。放射光によるXMCD測定からも、傾斜組成薄膜は均一組成とは異なる磁気構造を有していることが示唆された。次年度以降はLSMIOの傾斜組成薄膜についてヘテロ構造を作製し、詳細なスピン物性を評価していく予定である。