極限的垂直磁気異方性をもつ金属人工格子の理論的設計

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本年度は、理論的に大きな垂直磁気異方性を示すことが予想されるAu/Co-Fe人工格子を実際に分子線エピタキシ-法により作製し、その垂直磁気異方性エネルギーの測定を行った。異なった種類の金属を数原子層レベルで交互に積層した金属多層膜では、垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果など特異な物性が発見され、光磁気メモリ材料や磁気抵抗ヘッドなどへの応用が期待されている。これらの新物性は異種金属間のヘテロ界面の存在により発現する。われわれはこれまでに第一原理的電子論に基づいて垂直磁気異方性エネルギーの理論計算を行ってきた。その結果、垂直磁気異方性に対しては、界面磁気異方性と歪誘導磁気異方性の二つが寄与していることを明らかにした。特に、界面磁気異方性は、界面の異なる金属間の電子軌道の混成の大小に依存し、その結果として磁気異方性がユニットセル当たりの価電子数の関数として表せることを見いだした。特に、Au/Co-Fe人工格子がユニットセル当たり2meVほどの大きな磁気異方性エネルギーをもつことを予測した。本年は、この系を実際に分子線エピタキシ-法を用いて作製し、理論計算通りの大きな垂直磁気異方性を示すことを確認した。