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高スピン偏極強磁性窒化物のエピタキシャル成長とスピントロニクスデバイスの作製

高自旋极化铁磁氮化物的外延生长及自旋电子器件的制备

基本信息

批准号：
12J02075
负责人：
伊藤啓太
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
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 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02075/
关键词：
強磁性窒化物分子線エピタキシー XMCD測定 CEMS測定スピントロニクス AMR効果

项目摘要

新たなスピントロニクス応用材料として、Co_xFe_<4-x>NとCo_xMn_<4-x>Nに注目している。本年度は分子線エビタキシー法により、srTiO_3 (001)基板上に高品質な強磁性窒化物薄膜を作製し、X線磁気円二色性(XMCD)測定と内部転換電子メスバウアー(CEMS)測定を用いて、ユニットセル中の3d遷移金属原子の原子位置について評価した。Co_xFe_<4-x>N薄膜のXMCD測定とCEMS測定の結果から、作製したCo_3FeN薄膜のFeおよびCo原子は、Fe_4NやCo_4Nのように、IサイトとIIサイトの両方に存在することがわかった。また、第一原理計算の結果から、IサイトにCo原子、IIサイトにFeおよびCo原子が存在する理想とは異なるCo_3FeNでは、フェルミ準位における状態密度のスピン分極率(P_D)が低下する予想となった。これまでに不明確であったCo_3FeN薄膜のCo-Feディスオーダーについて、実験により明らかとなったことは大きな進歩であり、P_Dの絶対値が大きいCo_3FeN薄膜の実現には、Co-Feディスオーダーの低減が必要と判明した。XMCD測定による、Mn_4NおよびCO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜に対する元素選択磁化測定の結果では、角型性が良いヒステリシス曲線が得られ、明瞭な垂直磁気異方性を示せた。Co_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMnL_<2,3>吸収端でのXMCDスペクトルは、Mn_4N薄膜のMnL_<2,3>吸収端よりもブロードなシグナルとなったことから、CO_<0.8>Mn_<3.2>N薄膜のMn原子は遍歴傾向が強いIIサイトに入りやすい傾向が示唆された。CoL_<2,3>吸収端では明瞭でシャープなXMCDスペクトルが得られたことから、Co原子は局在傾向が強いIサイトに入りやすい傾向が示唆された。新材料であるCo_xMn_<4-x>Nについても、基礎物性の理解が進んだといえる。

The new material Co_xFe_N and Co_xMn_N were introduced.<4-x><4-x>In this year, the preparation of high quality ferromagnetic compound films on SrTiO_3 (001) substrates by molecular line spectroscopy, X-ray magnetic dichroism (XMCD) measurement, internal electron spectroscopy (CEMS) measurement, and evaluation of atomic positions of 3d migrating metal atoms in SrTiO_3 (001) substrates were studied. XMCD measurements and CEMS measurements of Co_xFe_N thin films show that Fe atoms and Co atoms in Co_xFe_N thin films are present in the film.<4-x>The results of first-principle calculation show that the density of state of Co_3FeN is lower than that of Fe_3FeN and Co_3FeN, and the polarization ratio (P_D) is lower than that of Fe_3FeN. The Co-Fe thin film has been studied for a long time, and the Co-Fe thin film has been studied for a long time. The results show that the Co-Fe thin film has been studied for a long time. XMCD measurement results of element selection magnetization for Mn_4N and CoMn_N thin films show that the angular anisotropy curves are good and the perpendicular magnetic anisotropy curves are clear.<0.8><3.2>The Mn atoms in Co_Mn_N thin films tend to be more abundant than those in MnL_<2,3> thin films, while Mn atoms in Co_Mn_N thin films tend to be more abundant than those in MnL_<2,3> thin films.<0.8><3.2><0.8><3.2>CoL_<2,3> absorption end is clear, XMCD absorption end is clear, Co atom absorption end is strong, Co atom absorption end is strong. New material Co_xMn_N, basic physical properties of understanding<4-x>