Strain-induced magnetization switching for magnetic single crystal thin film grown on freestanding membrane

独立膜上生长的磁性单晶薄膜的应变感应磁化转变

基本信息

批准号：
22K18894
负责人：
関剛斎
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18894/
关键词：
歪み磁気異方性自立型メンブレン

项目摘要

本研究課題では、自立型メンブレン上に磁性薄膜を単結晶成長させることで巨大歪みが磁気異方性、磁化、交換相互作用に与える影響を明らかにし、純粋な歪みだけで誘起される磁化スイッチングの実現を目的とし、(A) 自立型メンブレン上における磁性薄膜の単結晶成長条件の確立、(B) 二次元巨大歪み導入手法の確立、(C) 巨大歪みによる磁気および電気伝導特性の変調と反対称の交換相互作用の発現、および(D) 巨大歪みによる歪み誘起磁化反転の実現を実施項目として計画し、研究を遂行している。当該年度は、(A)および(B)の項目を中心に課題に取り組んだ。（A）に関して、まずSrTiO3基板上に水溶性Sr3Al2O6犠牲層とナノメータ厚のSrTiO3層をパルスレーザー堆積法により成長する条件を確立し、その後にSrTiO3層上に強磁性Ni金属層あるいはFe4N層をエピタキシャル成長させるための条件を明らかにした。また、種々の磁歪材料をエピタキシャル成長させるために必要となる広範な薄膜成長の知見を得る目的で、磁歪材料の一つであるFe-Ga薄膜について研究を進め、Fe-Ga層のMgO基板およびGaAs基板上でのエピタキシャル成長に成功し、バルクと同程度の磁歪が得られることを確認した。（B）に関しては、歪みを印加しながら磁気特性を評価するための手法の確立を目指し、試料を曲げるための凸型モールドを設計し、樹脂を用いて作製した。その後、メンブレンをカプトンテープに貼り付けそれを凸型モールドに固定することで、歪みを導入しながら磁化曲線を測定することに成功し、磁気異方性や磁化の値が歪みの導入量に依存して変化するという予備的な実験結果も得られている。

该研究主题旨在阐明巨大应变对磁各向异性，磁化和交换相互作用的影响，通过在自支持的膜上生长磁性薄膜，并实现仅纯应变引起的磁化切换。我们已经计划和进行了研究项目，包括（a）在自我支撑膜上建立单晶薄膜的单晶生长条件，（b）建立一种引入二维巨型应变的方法，（c）磁性和电导率特征的调节，以及由于巨大的因素化而导致的巨大的应变量，并引起了巨大的应变量，并引起了巨大的应变量，并构成了（功能均可促进）。在财政年度，我们专注于问题（a）和（b）。关于（a），建立了通过脉冲激光沉积在SRTIO3底物上种植水溶性SR3AL2O6牺牲层和纳米厚的SRTIO3层的条件，并在Srtio3层上鉴定了Ferromagnetic Ni金属层或FERRomAgnetic Ni Metal层或FE4N层的外延生长的条件。此外，为了获得各种磁性材料外延生长所需的广泛薄膜增长，我们对Fe-Ga薄膜（一种磁肌动物的材料之一）进行了研究，并确认MGO和GAAS底物上Fe-GA层的外延长层的外观增长是成功的，并且是与该材料相比与之比较的。关于（b），使用树脂设计和制造了用于弯曲样品的凸模，旨在建立一种在应用应变时评估磁性特性的方法。之后，通过将膜粘贴到Kapton胶带上并将其固定在凸模上，在引入失真时成功测量了磁化曲线，并获得了初步实验结果，其中磁各向异性和磁化值在引入的失真量上变化而变化。