表面弾性波を用いた軌道流の生成と純軌道流によるオービトロニクスの開拓

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本研究では、表面弾性波による局所的な歪を軌道角運動量を有する強磁性体に印加することで、軌道角運動量の変調並びにその制御を目的として研究を行っている。今年度は、軌道角運動量を有する酸化物磁性体の作製とそれらの表面弾性波基板上へ作製に取り組んだ。これまで表面弾性波を用いたほとんどの研究では室温成膜により多結晶を作製していることがほとんどであったが、本研究の目的の1つである軌道角運動量との関係を調べるためには、表面弾性波基板上に酸化物をエピタキシャル成長させた方が好ましいと考えられる。そこで軌道角運動量を有する酸化物磁性体として、これまで作製報告のある軌道フェリ磁性体CoMnO3とコバルトフェライトに着目した。いくつかの成膜条件を試すことで、これらの物質をサファイア基板とMgO基板上にそれぞれ作製することに成功し、磁気異方性についても先行研究と同程度のものが得られていることから良い品質のものが作製できていると期待される。これら軌道角運動量を有する物質を表面弾性波基板上へ直接成長させることを試みたが、表面弾性波基板に含まれるリチウムが成膜プロセス中に薄膜まで拡散しており、高品位な薄膜を作ることが容易でないことが分かった。そこで、表面弾性波基板と同じ結晶構造を有する物質を緩衝層とすることで、プロセス中のリチウム拡散の抑制を試みた。様々な物質を様々な条件で試すことで、鉄系の酸化物が非常に良い緩衝層となっており、表面も非常に平坦であることを見出した。来年度は、作製した緩衝層を用いて表面弾性波基板上へ軌道フェリ磁性体やコバルトフェライトなどの軌道角運動量を有する磁性体の作製に取り組む。