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高い転移温度を示すスーパースピングラス薄膜の創製と脳型メモリーへの応用

高转变温度超级自旋玻璃薄膜的制备及其在脑型记忆中的应用

基本信息

批准号：
21656163
负责人：
田中勝久
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
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

项目摘要

スピングラスの理論的モデルは脳の連想記憶の機構との類似性が指摘されて大きな反響を呼び、その後ニューラルネットワークへ応用されて情報工学の領域で大きな成功を収めている。一方、逆にスピングラスを利用して脳の連想記憶に相当する系を確立し、新しいメモリー材料を構築しようとする試みはほとんど見られない。これは、これまでに知られているスピングラスの磁気転移温度が数K～数十K程度ときわめて低いことが原因の一つとなっていると思われる。このような現状に対して、研究代表者はすでに不規則亜鉛フェライトにおいて室温以上でスーパースピングラス的挙動が見られることを明らかにしている。同様の現象は他の酸化物でも期待できる。また、スーパースピングラスの起源が結晶構造中に存在する磁気クラスターによるものか、薄膜の微視的形状によるものかは不明であり、これを明らかにすることは、高温でスーパースピングラス相を安定化する機構を明確にする上で重要である。本研究では酸化物磁性体薄膜を気相法により合成し、磁気的性質を測定してスーパースピングラス相の存在を実証する。本年度は、昨年度に見いだした、強磁性転移とリエントラントスピングラスの挙動を示すEu^<2+>系非晶質薄膜に関して詳細な構造解析を進めると同時に、強磁性が現れる機構を理論・実験両側面から調べた。まず、非晶質Euo-TiO_2系に対してEuとTiのx線吸収微細構造(XAFS)測定を行い、Eu^<2+>とTi^<4+>の局所構造を解明し、特にTi^<4+>の配位環境が結晶相とはまったく異なることを見いだした。また、Eu^<2+>の4f軌道と5d軌道を対象にX線磁気円二色性分光(XMCD)を行い、強磁性の起源が5d軌道を介した4fスピン間の間接相互作用であることをつきとめた。さらに密度汎関数法を用いた第一原理計算により、EuTiO_3の格子体積の増加に伴いEu^<2+>間の交換相互作用が強磁性的になることを見いだし、Ti^<4+>の空の3d軌道を介した相互作用との競合がこの系の磁性を決定づけると結論した。

The similarity of the theory of memory and the application of memory in the field of information engineering A party, a party The temperature of the magnetic field shift is several K~ tens of K, and the reason is low. The current situation of this kind of research is different from that of the research representatives. The same phenomenon is expected of other acidifying substances. It is important to clarify the mechanism of the crystal structure in which the magnetic field exists and the shape of the thin film Weishi app is not clear. In this study, the magnetic phase method was used to determine the properties of the magnetic thin film and to demonstrate the existence of the magnetic phase. This year's results show that Eu^<2+> is an amorphous thin film, and that detailed structural analysis of Eu^<2+> is based on theoretical analysis of ferromagnetic structure. X-ray absorption microstructure (XAFS) determination of Eu and Ti in the amorphous Eu-TiO_2 system has been carried out to clarify the structure of Eu^<2+> and Ti ^<4 +>, especially the coordination environment of Ti^<4 +> and the crystalline phase. The 4f orbitals and 5d orbitals of Eu^<2+> correspond to X-ray magnetic dichroism spectroscopy (XMCD), and the origin of ferromagnetism corresponds to the indirect interaction between the 4f orbitals and 5d orbitals. The increase of lattice volume of EuTiO_3 and the exchange interaction between Eu^<2+> and Ti^<4+> are calculated by the first principle method.