強磁性ホイスラー合金薄膜のスピンダイナミクスに関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

実施計画に基づき,強磁性ホイスラー合金(Co_2MnSi, Co_2FeAl)のエピタキシャル薄膜を作製し,規則・不規則構造のダンピングに対する影響を調べた.エピタキシャル膜はMgO(001)基板上に超高真空スパッタ法を用いて成膜し,成膜後に規則度を向上させる目的で高真空中熱処理を行った.θ-2θX線回折及び極点測定から,エピタキシャル成長の方位関係は,(001)[100]Co_2MnSi (Co_2FeAl)‖(001)[110]MgOであった.Co_2MnSiエピタキシャル膜では,熱処理温度が400-500℃においてL2_1規則構造を示した.強磁性共鳴(FMR)線幅の角度依存性を測定・解析することで,ダンピングの大きさαを評価したところ,[110]方向に磁化した場合のαは,[100]方向に磁化した場合のαよりも小さく,結晶方位に依存することが分かった.また,熱処理温度を300℃とした場合には,[110]方向におけるαが約0.003と非常に小さい値を示した.Co_2FeAlエピタキシャル膜では,熱処理温度が500-600℃においてB2規則構造を示した.FMR線幅の広帯域周波数依存性の測定から,αは結晶方位に依存するものの,材料に固有のギルバート型の緩和機構によるものではなく,エピタキシャル膜のモザイク性を反映した2マグノン散乱に起因することが分かった.また,B2規則構造を有するCo_2FeAlのαはA2不規則構造を有するCo_2FeAlのα(〜0.0037)と同等かそれ以下であることが分かった.以上の結果から,ホイスラー合金のαが結晶性や規則度と強い相関を有し,かつ非常に小さな値を示すことが明らかとなった.組成の最適化や膜厚の低減によって,より小さなαを実現することが応用上重要になると考えられる.