強磁性‐非磁性接合の非磁性層における伝導電子スピン状態ダイナミクスの実験的解明

铁磁-非磁结非磁层中传导电子自旋态动力学的实验阐明

基本信息

批准号：
20042008
负责人：
今田真
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20042008/
关键词：
スピン流光電子分光磁気円二色性光電子顕微分光

项目摘要

スピン流によって非磁性層にスピン偏極電子状態が発現すると予測され、その時間変化や強磁性-非磁性界面からの距離に対する依存性を明らかにすることでスピン流のメカニズムに直接迫れると考えられる。スピン流によるスピン偏極電子状態を観測するための予備研究として、磁性層と非磁性層から成る二層膜について光電子顕微鏡を用いた軟X線磁気円二色性顕微分光実験ならびに光電子分光実験を行った。光電子分光実験では、磁性層と非磁性層の両方からの光電子シグナルが観測された。磁気円二色性顕微分光では、磁性層と非磁性層のそれぞれの元素の光吸収に対応する光エネルギーを選び、光源の円偏光を反転させることで、それぞれの層のスピン偏極度を別々に測定することを試みた。磁性層のスピン偏極状態とその場所依存性は数十nmの空間分解能ではっきり観測された。一方、今年度放射光施設で得られたビームタイム内では、非磁性層のスピン偏極状態の光電子顕微鏡による検出にはいたらなかった。非磁性層のスピン偏極状態は小さいので、それを検出するにはさらにシグナル-ノイズ比を上げる必要があると結論付けられる。具体的には、磁性層がある程度大きな(10マイクロメートル程度)の面内磁区構造を持ち、それによって広い面積にわたって非磁性層のスピン偏極状態を積分することでシグナル-ノイズ比を上げる事が必要と考える。このためには、vortexタイプの閉じた磁区構造を持つ長方形あるいは正方形の微細構造で10マイクロメートル程度の大きさのものが必要である。

据预测，自旋偏振电子状态将通过自旋电流在非磁性层中表现出来，并且人们认为，通过阐明其时间变化并依赖于从铁磁非磁性界面的距离，它将直接接近自旋电流的机理。作为一项初步研究，在旋转电流引起的自旋偏振电子状态下，使用光电层组成的双层膜上，使用光电子显微镜进行了磁性层和非磁层层。光电子光谱实验观察到来自磁性层和非磁性层的光电信号。在磁性圆形二色性微观镜检查中，我们尝试通过选择与磁性和非磁性层的光吸收的光吸收的光能，并颠倒光源的圆形偏振光，从而分别测量每一层的自旋极化。在几十nm的空间分辨率下清楚地观察到自旋偏振状态及其位置依赖性。另一方面，在今年在同步加速器辐射设施上获得的光束时间内，光电显微镜未检测到非磁性层的自旋极状态。由于非磁性层的自旋极化状态很小，因此可以得出结论，需要进一步提高信号噪声比以检测它。具体而言，据信磁层的平面内磁性域结构（约10微米），因此有必要通过在广阔区域内整合非磁性层的自旋偏振状态来增加信号噪声比。为此，需要一个具有涡旋类型的封闭域结构的矩形或方形微观结构，大小约为10微米。