強磁性/反強磁性界面のナノスピン構造とスピンエレクトロニクスへの応用

铁磁/反铁磁界面的纳米自旋结构及其在自旋电子学中的应用

• 批准号: 03J50461
• 负责人: 久米 泰介
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J50461/
• 关键词: 交換結合; MnPt不規則合金; エピタキシャル膜; 元素選択ヒステリシス; MnIr不規則合金; 膜厚依存性; MCD

ハードディスク(HDD)の巨大磁気抵抗効果読出しヘッド等に利用されている強磁性/反強磁性界面における交換バイアスのメカニズムを検討するため,CoFe(3nm)/Mn-Pt(30nm)/Pt(30nm)/Cr(10nm)/MgO(001)およびNiFe(3nm)/Mn-Pt(30nm)/Pt(30nm)/Cr(10nm)/MgO(001)エピタキシャル膜をMBE法により作製し,磁気異方性,膜構造,元素選択ヒステリシスループなどを調べた.NiFe/MnPt(001), CoFe/MnPt(001)膜ともに,交換結合に起因する大きな4回対称の膜面内磁気異方性を示した.この4回対称異方性はCoFe/MnPt(001)膜の方がNiFe/MnPt(001)膜より大きかった.これらの試料について,SPrint-8, BL25SUにおいてMnの元素選択ヒステリシスを測定し,界面でのMnモーメントの振る舞いを直接観測した.その結果,CoFe/MnPt(001)膜のMn磁気モーメントの方がNiFe/MnPt(001)膜のそれより大きいことが分かった.これらから,元素選択ヒステリシスにより得られたMn磁気モーメントはMnPt層内に生成された磁壁により生じ,その大きさは,界面での交換結合の大きさと,反強磁性体の磁気異方性のバランスにより決まるというモデルを構築し,実験結果の説明を試みた.モデル計算の結果,界面でのMnモーメントの大きさと膜面内の4回対称磁気異方性に相関が得られ,実験結果を良く説明することが分かった.また,このモデルがNiFe/MnIr(001)膜のような反強磁性材料を変化させた場合についても良く当てはまることが分かった.すなわち,強磁性/MnPt,強磁性/MnIrエピタキシャル膜の交換異方性は反強磁性層内に生成される磁壁によりおおむね説明できるという結果を得た.このことから応用上,交換結合の強い強磁性,反強磁性の組み合わせを検討することと,ネール温度もしくは磁気異方性の大きい反強磁性体を利用することが重要であるという材料設計指針を得た.

CoFe (3 nm)/Mn-Pt (30 nm)/Pt (30 nm)/Cr(10nm)/MgO(001) films were prepared by MBE method. Magnetic anisotropy, film structure, element selection, etc. NiFe/MnPt(001), CoFe/MnPt (001) films, exchange bonding, etc. The four pairs of anisotropic CoFe/MnPt(001) films are composed of NiFe/MnPt(001) films. For this sample,SPrint-8, BL25SU can be used to determine the element selection and vibration of Mn in the interface. As a result, the Mn magnetic properties of CoFe/MnPt(001) films are different from those of NiFe/MnPt(001) films. In this paper, we try to explain the results of the experiment. The results of the calculation show that the Mn atoms in the interface are correlated with the magnetic anisotropy of the four pairs in the film plane, and the results are well explained. NiFe/MnIr(001) films are made of antiferromagnetic materials. Ferromagnetic/MnPt, Ferromagnetic/MnIr film exchange anisotropy in the antiferromagnetic layer to create a magnetic wall, the description of the results obtained. The combination of strong ferromagnetism and antiferromagnetism in exchange bonding is discussed in this paper. The temperature of magnetic anisotropy and antiferromagnetism are discussed in detail.

项目成果

T.Kume, T.Kato, S.Iwata, S.Tsunashima: "Exchange anisotropy of (001) oriented Mn_<80>Ir_<20>/NiFe epitaxial bilayers"5th International Symposium on Metallic Multilayers. (2004年6月発表予定). (2004)

T.Kume、T.Kato、S.Iwata、S.Tsunashima：“(001) 取向 Mn_<80>Ir_<20>/NiFe 外延双层的交换各向异性”第五届金属多层国际研讨会（2004 年 6 月发表）。 （计划）（2004）。

久米泰介, 杉山佑輔, 加藤剛志, 岩田聡, 綱島滋: "(001)配向したMn_<1-x>Pt_x/NiFe及びMnIr/NiFe MBE膜の交換異方性"第27回日本応用磁気学会学術講演概要集. 18 (2003)

Taisuke Kume、Yusuke Sugiyama、Tsuyoshi Kato、Satoshi Iwata、Shigeru Tsunashima：“(001) 取向 Mn_<1-x>Pt_x/NiFe 和 MnIr/NiFe MBE 薄膜的交换各向异性”第 27 届日本应用磁学会年会讲座摘要集18（2003）。

T.Kume, T.Kato, S.Iwata, S.Tsunashima: "Exchange Anisotropy of MBE gorwn Mn_<80>Ir_<20>/NiFe bilayers with (001) orientation"9^<TH> JOINT MMM/INTERMAG CONFERENCE ABSTRACTS. 469 (2004)

T.Kume、T.Kato、S.Iwata、S.Tsunashima：“MBE 的 Mn_<80>Ir_<20>/NiFe 双层（001）取向的交换各向异性”9^<TH> MMM/INTERMAG 联合会议摘要

Exchange anisotropy of MBE grown Mn1−xPtx/NiFe bilayers with (0 0 1) orientation

MBE 生长的 Mn1−xPtx/NiFe 双层（0 0 1）取向的交换各向异性

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2003.12.385
• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: T. Kume;Y. Sugiyama;T. Kato;S. Iwata;S. Tsunashima
• 通讯作者: S. Tsunashima

T.Kume, Y.Sugiyama, T.Kato, S.Iwata, S.Tsunashima: "EXCHANGE ANISOTROPY OF MBE GROWN MN_<1-X>PT_X/NIFE BILAYERS WITH (001) ORIENTATION"JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS. (In press). (2004)

T.Kume、Y.Sugiyama、T.Kato、S.Iwata、S.Tsunashima：“MBE 生长的 MN_<1-X>PT_X/NIFE 双层与 (001) 方向的交换各向异性”磁性与磁性材料杂志。