ハーフメタリックマンガン酸化物を用いた純スピン流の高効率生成とそのデバイス応用

半金属氧化锰高效产生纯自旋电流及其器件应用

基本信息

批准号：
12F02357
负责人：
木村崇
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02357/
关键词：
スピントロニクス酸化物

项目摘要

室温での完全スピン偏極状態(ハーフメタル特性)が理論的に予言されているLaSrMnO3 (LSMO)膜は、結晶成長技術が極めて困難であるため、限られた研究者のみが高品質な薄膜を作製できる材料である。一方、受け入れ研究者が得意とする純スピン流生成技術も、限られた研究機関のみが実現できる技術である。この2つの研究者のシーズ技術を組み合わせることで、純スピン流実用化におけるこれまでの最大の課題であったスピン生成効率の飛躍改善を実証するのが本研究の最大の目的である。上記に加えて、LSMOの低損傷微細加工技術、形状による磁区構造制御、スピンダイナミクスなど、受け入れ研究者の有する様々なシーズ技術をLSMOに適用し、LSMOを用いたナノスピンデバイスにおける新奇デバイス応用の可能性の探索も研究目標の一つである。高品質LSMO膜に関して、磁区構造と電気抵抗の相関を詳細に調べ、磁壁一つ辺りの抵抗率を精密に計算する手法を開発した。更に、低エネルギーなArイオンミリングを用いて、高品質なLSMO薄膜の微細加工技術を開発した。また、磁気力顕微鏡を用いて、微細LSMO膜の磁区構造観察を試み、磁壁のピンニングポテンシャルやそのノッチ深さの関係を明確にした。図に、各種ノッチに捕獲された磁壁の磁気力顕微鏡を示す。渦型の磁壁が明瞭に観測されており、LSMO膜も強磁性金属と同様に、計上による磁区構造制御が可能であることが分かった。また、LSMOを円盤形状に加工することで、磁気渦構造の安定化にも成功した。

从理论上讲，LASRMNO3（LSMO）膜在室温下具有完全自旋的极化状态（一半金属特性），这是极其难以实现的，并且只有有限数量的研究人员才能产生高质量的薄膜。另一方面，接受研究人员专门研究的纯旋转当前一代技术也是一种技术，只能通过有限数量的研究机构实现。这项研究的主要目的是将这两种研究人员的种子技术结合起来，以证明旋转产生效率的快速提高，这是迄今为止实际应用纯自旋电流的最大挑战。除上述内容外，研究目标之一是将宿主研究人员的各种种子技术应用于LSMO，例如低损伤微分解技术，磁性域结构，磁性动力学和其他研究目标控制，并探索使用LSMO在纳米蛋白设备中新型设备应用的可能性。我们开发了一种方法来仔细研究高质量LSMO膜的磁域结构与电阻之间的相关性，并开发了一种精确计算一个域壁的电阻率的方法。此外，我们已经开发了一种使用低能量的高质量LSMO薄膜的精细机械可以用于高质量的薄膜。此外，我们尝试使用磁力显微镜观察细lsmo膜的结构域结构，并阐明域壁的固定电势与其缺陷深度之间的关系。该图显示了在各种缺口中捕获的域壁的磁力显微镜。清楚地观察到了涡旋形状的域壁，发现LSMO膜（如铁磁金属）可以通过记录来控制。此外，通过将LSMO处理成磁盘形状，我们成功地稳定了磁性涡旋结构。