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

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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。