革新的反強磁性材料薄膜の開発とスピン波伝搬観測への挑戦

创新反铁磁材料薄膜的开发和自旋波传播观测的挑战

基本信息

批准号：
18J10817
负责人：
福田健二
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

MgO(001)単結晶基板上に(Mn1-xCox)2VAlの高規則度エピタキシャル薄膜を作製し、その磁気特性・磁気輸送特性の規則度及び組成依存性を系統的に調査した。磁化と異常ホール効果（AHE）はフェルミ準位以下の電子状態を反映する特性であり、磁気緩和と異方性磁気抵抗（AMR）効果はフェルミ準位近傍の電子状態を反映する特性である。これらの特性を網羅的に評価することで、作製した(Mn1-xCox)2VAl薄膜の電子構造の解明を試みた。まず、(Mn1-xCox)2VAl成膜時の基板加熱温度の最適化を行なった結果、各組成で40%以上の高いL21規則構造、バルク値に近い格子定数、高い表面平坦性を有する薄膜の作製に成功した。本研究で作製した(Mn1-xCox)2VAl薄膜の規則度は他の報告値と比較しても高いものであった。磁気特性・磁気輸送特性の組成依存性を調べた結果、磁化はいずれの組成においてもSlater-Pauling則に近い値をとった。また、AHEは現象論と同様の傾向が見られた。これらのことから、フェルミ準位以下の電子状態を反映する特性に関しては実験結果を理論計算（あるいは現象論）により矛盾なく説明することができた。一方、磁気緩和定数は理論値の30倍程度高い値をとり、AMR効果に関しては理論計算値と異なる傾向を示した。これらのことから、フェルミ準位近傍の電子状態を反映する特性に関しては、実験結果と理論計算が乖離しており、D03不規則構造等がその原因と推察される。本研究では従来の(Mn1-xCox)2VAl薄膜の結晶性及び磁気特性を向上させるとともに、これまで未知であった磁気輸送特性を明らかにした。また、(Mn1-xCox)2VAl薄膜の磁気特性・磁気輸送特性の規則度依存性及び組成依存性を調べることにより、作製した薄膜の電子構造を評価することが可能であることを示した。

在MGO（001）单晶底物上制造了（MN1-XCOX）2VAL的高阶外延薄膜，并系统地研究了磁和磁传输性能的顺序和组成依赖性。磁化和异常大厅效应（AHE）是反映电子状态以下的电子状态的特性，而磁性弛豫和各向异性磁阻（AMR）效应是反映了费米水平附近的电子状态的特性。通过全面评估这些特性，我们试图阐明（MN1-XCOX）2VAL薄膜的电子结构。首先，在（MN1-XCOX）2VAL膜形成期间优化了底物加热温度，结果，我们成功制造了一个薄膜，每个组合物的高L21有序结构为40％或更多，一个接近散装值的晶格常数和高表面平坦度。在这项研究中制备的（MN1-XCOX）2VAL薄膜的排序程度高于其他报告的值。由于检查了磁性特性和磁性传输性能的组成依赖性，因此磁化幅度接近两种组合物的Slater-Pauling规则。此外，AHE显示出与现象学类似的趋势。从这些原因中，可以解释实验结果，而无需与理论计算（或现象学）有关反映低于费米水平的电子状态的特性的理论计算（或现象学）。另一方面，磁弛豫常数比理论值高约30倍，而AMR效应显示出与理论计算值不同的趋势。从这些原因中，实验结果和理论计算与理论计算的计算不同，据估计，D03不规则结构等是原因。这项研究改善了常规（MN1-XCOX）2VAL薄膜的结晶度和磁性，并揭示了先前未知的磁运输特性。此外，通过检查（MN1-XCOX）2VAL薄膜的磁和磁传输特性的依赖性和组成的依赖性，已经表明可以评估制造的薄膜的电子结构。