エックス線共鳴磁気散乱法を用いたスピンホール効果の観測

利用 X 射线共振磁散射观察自旋霍尔效应

• 批准号: 21654047
• 负责人: 柳原 英人
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21654047/
• 关键词: スピン蓄積; スピンホール効果; X線共鳴磁気散乱

エピタキシャル人工格子とX線共鳴磁気散乱を組み合わせた回折実験をもちいて、スピンホール効果に伴うスピン蓄積の直接観測を目指した。21年度には、エピタキシャル人工格子としてPtと絶縁材料の組み合わせで良好な膜成長が得られる材料探索と,成長条件の最適化をおこない、MgO(001)基板上に良質なPt/γ-Al_2O_3(001)の組み合わせがエピタキシャルに成長することを見出した。当該年度は高輝度光科学研究センターBL39XUにおいて、X線共鳴磁気散乱による回折実験を行った。PtおよびAl_2O_3の設計膜厚は、それぞれ5nm、1nmとし、これを30周期分積層した。この薄膜を幅約1mm長さ、0.5mmに加工し、電流を印加した。室温においてPtのL_<II>共鳴端E=11.56keVの円偏光を入射し、同時にf=1kHz、振幅3Aの交流電流を印加し、PINフォトダイオードをディテクタに用いて実験を行った。回折条件を1次の超格子反射(n=1)に合わせて、fおよび2fのロックイン検波を行った。I_<AC>=3Aの超格子反射の強度は非常に弱く、AC信号/DC信号比が10^<-6>であった。12時間積分したが、電流により誘起されたスピン蓄積に対応する信号は、有意な大きさではなかった。期待された結果が得られなかった理由として、印加電流が小さく電流密度を稼げなかったことと、本質的に今回用いたPtのLII付近のX線は、その侵入長が非常に長く、薄膜試料では入射光のほとんどすべてが膜と相互作用することなく透過してしまうことが挙げられる。

Artificial lattice and X-ray resonance are used to detect the accumulation of magnetic particles. In 2001, the growth of Pt/γ-Al_2O_3(001) on MgO(001) substrate was investigated. During the year, high-brightness optical science research was carried out in the field of X-ray resonance scattering. The design thickness of Pt and Al_2O_3 films is 5nm, 1nm and 30 nm. The film width is about 1mm long, 0.5 mm, and the processing time is about 1 minute. At room temperature, Pt and L_<II>resonance end E=11.56keV polarized light incident, f=1kHz, amplitude 3A AC current input, PIN frequency input and output. Reversal conditions: 1 order hyperlattice reflection (n=1) I_<AC>=3A The intensity of the superlattice reflection is very weak, and the AC signal/DC signal ratio is 10^<-6>. 12. Time integration, current accumulation, and signal generation The reason for expecting this result is that the current is small, the current density is small, the nature of the current is large, the X-ray near the Pt and LII is large, the penetration length is very long, and the film sample is large, and the incident light is transmitted through the film interaction.