原子層制御蒸着法および局所磁性測定法を用いた高スピン分極合金の探索

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スピントロニクスの分野では, 伝導電子が100%スピン分極した物質である「ハーフメタル」の候補として, ホイスラー合金薄膜が精力的に研究されている. 当研究グループでは, 薄膜成長を原子層レベルで制御することによって合金規則度や界面原子種・界面構造が制御されたL2_1型ホイスラー合金やそれと類似構造をもつ新規合金の薄膜を作製し, 原子核をプローブとした局所的な磁性測定手段であるメスバウアー分光法や放射光核共鳴散乱法を用いて規則度の乱れや界面の影響を精密に評価することによって, 他の研究グループとは違った視点から高スピン分極合金の探索にブレイクスルーをもたらすことを目指している.平成20年度は, L2_1型Co_2MnSnホイスラー合金を中心に, 原子層制御交互蒸着法よって作製した合金薄膜および強磁性トンネル接合における局所磁性・界面磁性および磁気抵抗効果について調べた. Co_2MnSn強磁性層とMgOバリア層からなる磁気トンネル接合においては, 大きなトンネル磁気抵抗効果が得られるには至らなかったが, 局所磁性と磁気抵抗効果の相関を示すデータが得られた. 一方, 界面における局所磁性を調べるために作製したCo_2MnSnとAgの多層膜においては, 構成元素原子層の蒸着順にかかわらず, Co_2MnSn界面がCo原子で終端していることを示唆するデータが得られた. また, Co_2MnSnとCrの多層膜においては, 強磁性の発現に最低限Co/MnSn/Co/MnSn/Coの原子積層ユニットが必要であることがわかった. 以上のように, ホイスラー合金薄膜やそれを用いた磁気トンネル接合の局所磁性に関するユニークな情報が得られ, ホイスラー合金系磁気トンネル接合で問題とされている磁気抵抗変化率の大きな温度依存性の原因解明になどに向けて, 今後の研究の足がかりが得られた.