【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】22246091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

磁性材料 / スピントロニクス / ハーフメタル / ホイスラー合金 / スピン分極率 / CPP-GMR / 巨大磁気抵抗

【研究成果の概要】

高いスピン分極を示す強磁性材料の探索を点接触アンドレーフ反射法(PCAR)によるスピン分極率の直接測定により行った。Co2Fe(Z,Z')系ならびにCo2Mn(Z,Z')系４元系ホイスラー合金を中心に探索し、伝導電子分極率PPCAR>0.7 でスクリーニングされた材料で良質の薄膜を作製し、薄膜の熱処理に伴うB2, L21規則化とスピン分極率の相関を調査し、新材料のスピントロニクス応用という観点からの適合性を検討した。新規探索されたホイスラー合金と種々のスペーサー層を用いて面直電流巨大磁気抵抗素子(CPP-GMR)を試作し、磁気抵抗出力の大幅な向上に成功し、再生ヘッド応用の可能性を検討した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】49,920千円 (直接経費: 38,400千円、間接経費: 11,520千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】20360005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

新機能材料 / ハーフメタル / スピントロニクス / 反強磁性体 / スピン分極率 / アンドレーエフ反射

【研究成果の概要】

本研究では、高スピン偏極特性、かつ低(ゼロ)磁気モーメント性を併せ持つ、高機能なスピン制御材料を創製、及び新規なデバイス機能を探求することを目的とした。
(1)ハーフメタルの低磁気モーメント化:Fe系ホイスラー合金Fe_2(Cr_<1-x>M_x)Si(M=Ti,V)系バルク試料の実験により、Fe系ホイスラー合金は、従来に比較して1/2以下の低磁気モーメント性を持ち、擾乱耐性に優れたハーフメタルであることが明らかになった。
(2)反強磁性ホイスラー合金の歪み効果:格子整合MgAl_2O_4基板を用い、Fe_2VSiのエピタキシャル薄膜歪みを精密制御により、反強磁性ネール温度T_Nの大幅(50%)なエンハンスを見出した。
(3)反強磁性体のハーフメタル化:二重ペロブスカイトSrLaVMoO_6において、反強磁性状態と有限のスピン分極が共存することを初めて実証した。また、SrLaVMoO_6エピタキシャル薄膜の特性評価から、光電子分光によりハーフメタル電子構造の実験的証拠を得た。
(4)ナノヘテロ構造を用いた検討:ナノヘテロ構造における界面ハーフメタル性の直接的検証方法として超伝導NbN接合法を開発した。この手法を、電気伝導スピン分極率P_σがハーフメタルと予測されているFe_4Nに適用して、精密定量化を実証した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)