ナノ磁性表面の磁気構造・磁気異方性の電場および磁場による制御に向けて

通过电场和磁场控制纳米磁性表面的磁结构和磁各向异性

• 批准号: 08J06647
• 负责人: 辻川 雅人
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06647/
• 关键词: 磁気異方性; 表面界面磁性; 電気磁気効果; 第一原理計算

本年度は、磁気異方性の外場制御の確立へ向けて、電界による非線形な磁気異方性変化の起源の解明、および現実的な電界で磁化反転可能な磁性薄膜デザインを行った。Fe/Au(001)及びFe/Pt(001)表面は私の研究により磁気異方性エネルギー(MAE)が電界に対して非線形に変化することが明らかとなった。非線形な効果は、一部薄膜材料や表面において実験的にも観測されている。バンド構造の電界効果から、鉄のd軌道成分がフェルミ準位をまたぐときに非線形な効果が現れることが明らかとなった。また、Fe/Pt薄膜ではFe/Au薄膜に比べ10倍程度大きなMAEの変化が見られ、電界に対するMAE変化の傾きが大きなところで137fJ/Vmと得られた。これは、これまでの理論計算から得られている値のうち最大のものである。次に、重原子層が電界効果へ与える影響を明らかとすること及び実現可能な電界で磁化反転可能な薄膜のデザインを目的に、MgO/Fe/重原子層M(001)およびMgO/重原子層M/Fe/Au(001)薄膜(M=Pd,Pt,Au)について全MAE(電子系からの寄与と形状磁気異方性からの寄与を合わせたもの)及びその電界依存を調べた。重原子層の原子種により電界効果が異なっており、1層程度の重原子層よる効果の制御の可能性が示された。特に、Pt層に関しては1層挿入するだけで、電界によるMAE変化を増幅することがわかった。また、Fe層を3層にしたMgO/Pt/Fe(3ML)/Au(001)薄膜についても計算を行い、Fe層の層数を制御することで、大きな電界効果を保ちつつ全MAEの値を調整できることが確かめられた。

This year, the magnetic anisotropy of the external field control to establish the direction, the electric field, the non-linear magnetic anisotropy of the origin of the solution, and the current electric field magnetization reversal may be magnetic thin film. Fe/Au(001) and Fe/Pt(001) surfaces are studied for magnetic anisotropy (MAE) and non-linear anisotropy (MAE). Non-linear effect, a thin film material surface and a thin film material surface. From the electrical effects of the Vander structure, it is now clear that the non-linear effects of the d-orbital component of iron can be realized when it reaches a solid level. Fe/Pt thin films are 10 times larger than Fe/Au thin films, and the MAE is 137fJ/Vm larger than Fe/Au thin films. The theoretical calculation of In addition, the effect of heavy atomic layers on the electric field is obvious and possible. Magnetization inversion may occur in thin films. MgO/Fe/heavy atomic layers M(001) and MgO/heavy atomic layers M/Fe/Au(001) thin films (M=Pd,Pt,Au) are fully MAE(electron system) and the electric field dependence is modulated. The possibility of controlling the effect of heavy atomic layer is shown. Special, Pt layer related to the first layer into the first layer, the electric field of MAE to increase the amplitude of the first layer Fe layer 3 layers MgO/Pt/Fe(3ML)/Au(001) thin film calculation, Fe layer number control, large electric field effect to ensure that all MAE value adjustment.

项目成果

薄膜の磁気異方性電界効果に関する第一原理的研究

薄膜磁各向异性场效应的第一性原理研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 本夛加菜子;Masahito Tsujikawa;本夛加菜子;Masahito Tsujikawa;新留康郎;中村友紀;小田竜樹;本夛加菜子;辻川雅人;本夛加菜子;辻川雅人;辻川雅人;新留康郎;辻川雅人;本夛加菜子;辻川雅人;本夛加菜子;辻川雅人
• 通讯作者: 辻川雅人

Electric-field effects on magnetic anisotropy in Pd/Fe/Pd(0 0 1) surface

• DOI: 10.1088/0022-3727/44/6/064005
• 发表时间: 2011-02
• 期刊: Journal of Physics D: Applied Physics
• 作者: Shinya Haraguchi;M. Tsujikawa;Junpei Gotou;T. Oda

Electronic Structure and Magnetic Anisotropy in Iron Chain from a First-Principles Study

第一性原理研究中铁链中的电子结构和磁各向异性

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Computational and Theoretical Nanosciences 6
• 作者: T. Shoji;K. Wada;K. Wada;Kentaro Wada;Kentaro Wada;和田堅太郎;和田堅太郎;和田堅太郎;Kentaro Wada;Kentaro Wada;和田堅太郎;和田堅太郎;Kentaro Wada;伊藤教道;伊藤教道;辻川雅人;伊藤教道;原口辰也;Yasuro Niidome;荒木篤志;伊藤教道;Rumiko Kitagawa;辻川雅人;Yukichi Horiguchi;辻川雅人
• 通讯作者: 辻川雅人

Electric field effects on magnetic anisotropy of ferromagnetic/dielectric film.

电场对铁磁/介电薄膜磁各向异性的影响。

• 发表时间: 2010
• 作者: T.Inushima;S.Kimura;他6名;N. Hatano;M.Tsujikawa
• 通讯作者: M.Tsujikawa

A comparative ab initio study on electric-field dependence of magnetic anisotropy in MgO/Fe/Pt and MgO/Fe/Au films

• DOI: 10.1063/1.3540677
• 发表时间: 2011-03
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: M. Tsujikawa;Shinya Haraguchi;T. Oda;Y. Miura;M. Shirai