MBE成長したNiFe/MnPtエピタキシャル膜の交換結合

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本年度は,分子線エピタキシー(MBE)法を用いてMgO(100)基板上にMnPt/NiFe交換結合膜を作製し,その構造と交換異方性について検討を行った.さらに,磁性層を面心立方晶系のNiFeから体心立方晶系のFeCoNiに変化させた場合についても検討した.(1) Pt(001)/MgO(001)上のMnPtは(100)配向(a面配向)となり,Cr(001)/MgO(001)上のMnPtは(001)配向(c面配向)となることが分かった.c面配向の膜では300℃の熱処理後でも交換結合磁界が得られなかったが,a面配向膜は熱処理により130Oeの交換結合磁界を示した.また,a面配向の膜では膜面内に大きな4回対称の磁気異方性を示した.これはMnPt層内の反強磁性磁区が結晶軸に添った形で形成され,それらとNiFe層が交換結合しているというモデルである程度説明可能であることが分かった.一方,c面配向の膜では上記の4回対称異方性が現れておらず,交換結合の結晶配向依存性を示す結果が得られている.(2) FeCoNi(001)/Mg○(001)上のMnPt層は室温成長ではa面配向,200℃成長ではc面配向となることが分かった.これらの膜は磁性層を先に成長しているため,as-dep膜でも交換結合磁界が得られるが,その大きさが配向性により若干異なっていた.c面配向の膜では30Oe程度であるが,a面配向膜は80Oeの交換結合磁界を示した.また,膜面内の4回対称磁気異方性もa面配向膜の方が大きな値を示した.これらの結果はMnPt/NiFeの時と同様,配向性の違いを反映しているものと考えられる.NiFeとFeCoNiを磁性層として用いた場合に見られる交換結合磁界の大きさの違いとして,磁性層のスピン配置によりその上に成長するMnPt層のスピン配置が影響を受けること,MnPt層の規則度の違い,磁性層の種類により交換結合が変化することなどが考えられる.