電析磁性金属人工格子の作製及びその構造と特性

1.目的「金属人工格子」は,異種の金属を原子層単位で交互に積層した人工的多層膜であり,平衡状態では存在し得ない新物質である。通常分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法により作製され,新機能材料の創製・新物質探索を目指して研究開発が世界的にも急速に進展している。特に,磁性体分野においては垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい現象が見いだされ,最近の大きな話題となっている。本研究は,常温常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による磁性人工格子の作製を目指すものである。2.方法・結果および考察本年度は,特に,垂直磁化Co/Pt,巨大磁気抵抗Co/Cu人工格子の電析による作製を主要な研究目標にした。反射電子顕微鏡観察による解析結果を基に,電析Co,Pt,Cu/Pt(111)超薄膜・2層膜の結晶成長機構に関して検討し,原子層単位での積層構造制御の基礎データを得た。電位制御条件下においてCo/Pt,Co/Cu多層膜を作製し,断面透過電子顕微鏡観察,X線回折ならびにオージェ・光電子分光法により組成周期・積層界面構造を評価した。作製された多層膜は厳密には組成変調合金膜ではあるが,人工周期構造がほぼ全体に均一に存在し,その構造は電析条件(特に電位)に依存した。また,その磁気特性は積層構造に依存し,Co/Cu(111)テクスチュア多層構造においては反強磁性層間結合の振動性ならびに18%以上の“巨大"磁気抵抗値(室温)が観測された。人工格子の高品質化を目指し検討すべきまだ多くの課題が残されているが,電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはむしろより特異な構造・機能を有した新物質に成り得るものであると考えられる。

1.目的「金属人工格子」は,異種の金属を原子層単位で交互に積層した人工的多層膜であり,平衡状態では存在し得ない新物質である。通常分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法により作製され,新機能材料の創製・新物質探索を目指して研究開発が世界的にも急速に進展している。特に,磁性体分野においては垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい現象が見いだされ,最近の大きな話題となっている。本研究は,常温常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による磁性人工格子の作製を目指すものである。2.方法・結果および考察本年度は,特に,垂直磁化Co/Pt,巨大磁気抵抗Co/Cu人工格子の電析による作製を主要な研究目標にした。反射電子顕微鏡観察による解析結果を基に,電析Co,Pt,Cu/Pt(111)超薄膜・2層膜の結晶成長機構に関して検討し,原子層単位での積層構造制御の基礎データを得た。電位制御条件下においてCo/Pt,Co/Cu多層膜を作製し,断面透過電子顕微鏡観察,X線回折ならびにオージェ・光電子分光法により組成周期・積層界面構造を評価した。作製された多層膜は厳密には組成変調合金膜ではあるが,人工周期構造がほぼ全体に均一に存在し,その構造は電析条件(特に電位)に依存した。また,その磁気特性は積層構造に依存し,Co/Cu(111)テクスチュア多層構造においては反強磁性層間結合の振動性ならびに18%以上の“巨大"磁気抵抗値(室温)が観測された。人工格子の高品質化を目指し検討すべきまだ多くの課題が残されているが,電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはむしろより特異な構造・機能を有した新物質に成り得るものであると考えられる。