磁性金属多層膜、薄膜における磁気抵抗効果に関する基礎的研究

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1.磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果は、電流が膜面に平行に流れるか、垂直に流れるかによって異なっている。即ち、磁気抵抗効果に異方性があり、一般に垂直電流に対する磁気抵抗のほうが平行電流に対するそれよりも大きい。また、抵抗の起源として、磁性層と非磁性層との間の界面の乱れが我々の研究により重要であると指摘されている。そこで、界面層に磁性原子と非磁性原子との置換型乱れが存在する多層膜に対して、膜面に平行な電流、垂直な電流に対する電気抵抗を久保公式を適用して計算し磁気抵抗を求め、磁気抵抗効果の異方性の起源を理論的に探った。その結果、電子の有効質量の異方性と、電気抵抗の起源である散乱体の2次元的分布が磁気抵抗効果の異方性の起源であることが明らかにされた。この結果は、数値シミュレーションで得られた結果と基本的に一致している。2.微粒状磁性薄膜の磁気抵抗効果に対する磁性微粒子の形状の効果を数値シミュレーションを用いて調べた。その結果、磁性微粒子の、電流の流れに対して垂直方向の断面積が、電気抵抗および磁気抵抗効果を支配していることが明らかにされた。この計算は、単一バンド模型および二バンド模型を用いて行われ、定性的に同一の結果が得られている。3.磁性多層膜における交換結合への不規則性の効果が調べられた。交換結合は、非磁性層の厚さと共に振動的に変化するが、この不規則性はこの振動的変化の強度と位相に影響を与えることが明らかにされた。今後、交換結合の振動的変化と、巨大磁気抵抗効果との関連を理論的調べていくことが課題の一つとして残されている。現在この点を研究中である。