マルチフェロイク超薄膜へテロ構造における電荷／歪誘起電気－磁気交差相関の解明

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マルチフェロイク強磁性／強誘電性薄膜へテロ構造を用いた磁性の電界制御は、低消費電力スピントロニクスの技術基盤として喫緊の課題である。本研究では、強磁性体と強誘電体とのヘテロ界面における電気-磁気交差相関効果を介した磁性の電界効果について、巨大磁気抵抗細線を用いて明らかにすることを目的としている。H25年度に、巨大磁気抵抗効果を示す強磁性/非磁性/強磁性3層構造での強誘電体BaTiO3の2つの強誘電相（tetragonal相、orthorhombic相）において、界面歪み効果が磁気抵抗曲線に特徴的な変化を示すことを明らかにした。一方で、その詳細な起源については未解明であった。H26年度はさらに、Co/Cu/Fe3層細線/強誘電体BaTiO3へテロ構造に対して、BaTiO3のrhombohedral相おいて磁気抵抗を評価し、電界により誘起されるひずみが磁気抵抗に与える影響について調査した。その結果、rhombohedral相では電界の印加に伴い磁気抵抗が40%以上変化することを見出した。この磁気抵抗の変化はBaTiO3と接するFe相のスピン偏極率の変調効果に起因するものとして理解される。一方、強誘電体として界面ひずみの抑制が期待される有機強誘電体を用いた場合には、膜面に垂直に印加した電界の極性に応じてNi/有機強誘電体へテロ構造の保磁力が変化する傾向が観察された。この結果は、ひずみ効果に加え界面に蓄積される電荷の変調に起因して磁性が変化することを示しており、ひずみ効果および界面蓄積電荷効果の双方を操作することで磁性の電界制御が可能となることを明示している。加えて、磁気異方性の電界効果をさらに明確化するために、Fe/Gd多層膜/BaTiO3ヘテロ構造を作製し、磁気異方性の電界効果のさらなる明確化に向けた研究を開始している。以上の結果に基づいて、下記の学会発表を行った。