スピン素子への応用に向けたグラフェン‐六方晶窒化ホウ素‐磁性金属ヘテロ構造の研究

本研究では単層六方晶窒化ホウ素(h-BN)をグラフェン(SLG)・スピントロニクス素子における界面トンネルバリア層として用いることを目的として、SLG/h-BN/磁性金属ヘテロ構造の電子・スピン状態を研究している。今年度はNi(111)面上に超高真空化学気相成長(UHV-CVD)法で成長させたh-BNについて、X線吸収磁気円二色性(XMCD)測定を行い、NK-edgeにおいてXMCDシグナルを得た。K-edgeのXMCDシグナルは、スピン偏極したN原子に微小なスピン軌道相互作用が存在するか、放出された光電子が近隣のスピン偏極原子によって散乱を受けることで検出されるとされており、窒素、もしくはホウ素原子が磁気モーメントを持っていることを反映している可能性がある。現在実験と、多重散乱理論を用いたシミュレーションの両面から検討を行っている。またNi-L-edgeXMCDを、深さ分解手法を用いて測定したところ、界面のXMCDシグナルがわずかに減少していることが認められた。これはh-BNの高い電子供与性によって、Ni基板側へ電荷移動が起きていることによるものと考えられる。さらにプロピレンを前駆体としたUHV-CVD法により、h-BN/Ni(111)、h-BN/Co(0001)上へのSLGの成長にも成功した。次年度はこれを踏まえてSLG/h-BN/Ni(111),SLG/h-BN/Co(0001)に関してもXMCD測定を行い、今後の素子設計の指針にする。

本研究では単層六方晶窒化ホウ素(h-BN)をグラフェン(SLG)・スピントロニクス素子における界面トンネルバリア層として用いることを目的として、SLG/h-BN/磁性金属ヘテロ構造の電子・スピン状態を研究している。今年度はNi(111)面上に超高真空化学気相成長(UHV-CVD)法で成長させたh-BNについて、X線吸収磁気円二色性(XMCD)測定を行い、NK-edgeにおいてXMCDシグナルを得た。K-edgeのXMCDシグナルは、スピン偏極したN原子に微小なスピン軌道相互作用が存在するか、放出された光電子が近隣のスピン偏極原子によって散乱を受けることで検出されるとされており、窒素、もしくはホウ素原子が磁気モーメントを持っていることを反映している可能性がある。現在実験と、多重散乱理論を用いたシミュレーションの両面から検討を行っている。またNi-L-edgeXMCDを、深さ分解手法を用いて測定したところ、界面のXMCDシグナルがわずかに減少していることが認められた。これはh-BNの高い電子供与性によって、Ni基板側へ電荷移動が起きていることによるものと考えられる。さらにプロピレンを前駆体としたUHV-CVD法により、h-BN/Ni(111)、h-BN/Co(0001)上へのSLGの成長にも成功した。次年度はこれを踏まえてSLG/h-BN/Ni(111),SLG/h-BN/Co(0001)に関してもXMCD測定を行い、今後の素子設計の指針にする。