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αコランダム型ヘテロ酸化物薄膜の作製と電気磁気効果に関する研究

α-刚玉型异质氧化物薄膜的制备及电磁效应研究

基本信息

批准号：
13J06203
负责人：
下村直樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では電気磁気(Magneto-electric :ME)効果を有するコランダム型酸化物であるCr2O3薄膜を用いた電界制御磁気記録デバイスの実現に向けた取り組みを行った。α-Fe2O3/Cr2O3積層構造を用いたスピン相関による動作温度向上のために主に二点の研究成果が得られた。まず、Fe2O3バッファー上に作製したCr2O3膜厚20nmの試料において格子ひずみによる結晶磁気異方性の増加を用いることでTBの増加が得られた。結果、スペーサ層による交換結合エネルギーの低減と組み合わせることで20nmのCr2O3薄膜でも室温付近まで交換バイアス磁界を観測することに成功した。一方で格子歪みにより10%程度ネール温度TNの低下が観測されたが、この低下はスピン相関を利用したTNの向上により充分回復出来るものであるため、格子ひずみも異方性向上の手段として十分使えると考えられる。また、α-Fe2O3薄膜のモーリン転移温度TMを磁化の電界制御の動作温度以上に高め、垂直スピン配列を高温まで維持することが必要となる。そこでIrを添加して、スピン-軌道相互作用を高めることで、Fe2O3の結晶磁気異方性を向上させることを試みた。メスバウア測定および磁化測定により、1%のIrをドープしたα-Fe2O3薄膜は室温において垂直方向に異方性を有する反強磁性薄膜であることが確認され、少なくとも400K以上にTMが存在する事が分かった。磁気デバイスへの応用を考える上ではこれらに加えてスピン相関を利用したネール温度の向上が不可欠であり、さらにCr2O3薄膜の膜厚を低減させた上で交換バイアス磁界を発現することが今後最も重要な課題となる。そのため、格子歪みに加えてα-Fe2O3薄膜において得られたIr(5d元素)ドープによる異方性向上といった方法をCr2O3薄膜に対しても適用する必要があると考えられる。

In this study, the Magneto-electric (ME) effect was studied. Cr2O3 thin films were used to control the magneto-electric recording effect.α-Fe2O3/Cr2O3 multilayer structure is used to study the relationship between the operating temperature and the main point. Cr2O3 film thickness of 20nm in the sample was prepared on the surface of Fe2O3. The increase of crystal magnetic anisotropy in the sample was obtained. The results show that the exchange bonding between the Cr2O3 thin film and the substrate is very low, and the exchange bonding between the Cr2O3 thin film and the substrate is very low. The temperature of a square is 10%. The temperature of a square is 10%. It is necessary to maintain the temperature of magnetization of α-Fe2O3 thin films above the operating temperature of magnetization and vertical alignment at high temperatures. The addition of Ir to Fe2O3 and the interaction between Fe2O3 and Fe2O3 are discussed. The results of measurement and magnetization of α-Fe2O3 thin films at room temperature show that there is anisotropy in the vertical direction, and the existence of TM above 400K is confirmed. The most important problem in the future is to reduce the film thickness of Cr2O3 films. Cr2O3 thin films are prepared from Ir(5d element) and Cr (2d element).