高品質エピタキシャル多層膜を用いた電子スピンの熱および電圧による制御

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現在までにスピントロニクスの研究分野では、ナノ磁性体の磁化配置が電気伝導に影響を及ぼすことにより生じる巨大磁気抵抗効果(GMR)およびトンネル磁気抵抗効果(TMR)が発見されるとともに、その逆効果であるスピン偏極電流による磁化配置の制御が可能となり、これ用いて電流注入により記録の書き込みを行う「スピンRAM」の開発が進んでいる。これらの現象ではスピン偏極電流に伴う「スピン流」が利用されている。しかし、素子を電流で駆動するため消費エネルギーが大きいという問題がある。そごて、本研究では電流を用いないスピン流の生成に着目する。その一つは電界によるスピン流の生成である。電位勾配があるときに生じるスピン依存現象の制御と理解を目的として、H23年度はFePd薄膜における電圧効果の研究のまとめを中心に行った。H22年度にすでに、PdとFeの同時蒸着を異なる温度で行い、FePd規則合金が成長する条件を高速電子線回折強度振動のその場観察により見出した。このことにより超薄膜でありながら大きな垂直磁気異方性をもつFePd規則合金の製膜に成功した。そこで、H23年度は、これらの膜を素子へと加工することにより電圧が磁気異方性に与える効果を詳細に研究した。その結果、FePd規則合金では電界が磁気異方性に与える効果がFe超薄膜の10倍程度ととても大きく、その大きさが磁気異方性そのものと強い相関をもつことを見出した。H23はこの結果を論文にまとめてApplied Physics Lettersに掲載した。また、電圧により磁気光学効果が影響を受けることを見出した。これは電圧により表面原子層の軌道角運動量が変化した結果と考えられる。