自己組織化で形成した強磁性ナノ細線・ドット配列構造における磁気結合モードの解析

本研究は、自己組織化現象を微小サイズ磁性体の配列構造の作製に応用し、構成要素間のカップリングに伴う磁化過程の特徴を調べることを目的として行った。・強磁性細線束における双極子磁気結合NaCl(110)ファセット基板上へのFeの斜め蒸着により、平均線幅40nm,平均間隔90nmの細線列を自己組織化成長させることができた。カー効果を用いて磁化過程を詳細に検討した結果、磁化反転は磁区移動によるのではなく、互いに孤立しているはずの細線同士が双極子結合してcoherent rotationを起こす事を強く示唆するデータが得られた。また、電子線ホログラフィーによってこれらの細線が強磁性的に結合していることを直接確かめた。双極子結合を考慮したマイクロマグネティック計算の結果も、coherent rotationを裏付けている。・ナノファセット基板上での薄膜の成長様式のシミュレーションナノファセット基板上での薄膜の成長様式を調べるため、コンピュータシミュレーションを行った。現実的なシミュレーションを行うため、成長クラスターの非平衡な構造緩和を分子動力学(MD)法で行い、熱活性過程である表面拡散をモンテカルロ(MC)法で扱うMD Aided Stochastic MC法を新たに開発した。薄膜と基板の最近接原子間距離が同じ場合において、薄膜-薄膜間より薄膜-基板間の原子間相互作用が強い場合では、基板の谷の部分より山付近での成長が促進される。反対に、薄膜-薄膜間の方が薄膜-基板間より原子間相互作用が強い場合では、薄膜原子は基板の谷の部分に集まり、谷から山へ成長が進むという成長様式となることが分かった。

本研究は、自己組織化現象を微小サイズ磁性体の配列構造の作製に応用し、構成要素間のカップリングに伴う磁化過程の特徴を調べることを目的として行った。・強磁性細線束における双極子磁気結合NaCl(110)ファセット基板上へのFeの斜め蒸着により、平均線幅40nm,平均間隔90nmの細線列を自己組織化成長させることができた。カー効果を用いて磁化過程を詳細に検討した結果、磁化反転は磁区移動によるのではなく、互いに孤立しているはずの細線同士が双極子結合してcoherent rotationを起こす事を強く示唆するデータが得られた。また、電子線ホログラフィーによってこれらの細線が強磁性的に結合していることを直接確かめた。双極子結合を考慮したマイクロマグネティック計算の結果も、coherent rotationを裏付けている。・ナノファセット基板上での薄膜の成長様式のシミュレーションナノファセット基板上での薄膜の成長様式を調べるため、コンピュータシミュレーションを行った。現実的なシミュレーションを行うため、成長クラスターの非平衡な構造緩和を分子動力学(MD)法で行い、熱活性過程である表面拡散をモンテカルロ(MC)法で扱うMD Aided Stochastic MC法を新たに開発した。薄膜と基板の最近接原子間距離が同じ場合において、薄膜-薄膜間より薄膜-基板間の原子間相互作用が強い場合では、基板の谷の部分より山付近での成長が促進される。反対に、薄膜-薄膜間の方が薄膜-基板間より原子間相互作用が強い場合では、薄膜原子は基板の谷の部分に集まり、谷から山へ成長が進むという成長様式となることが分かった。