X-ray magnetic circular dichroism studies of monolayer hexagonal boron nitride / magnetic metal interfaces

単層六方晶窒化ホウ素/磁性金属積層構造のX線吸収磁気円二色性測定

大伴 真名歩; 松本 吉弘; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 境 誠司

Otomo, Manabu; Matsumoto, Yoshihiro; Entani, Shiro; Avramov, P.; Naramoto, Hiroshi*; Amemiya, Kenta*; Sakai, Seiji

グラフェンはスピントロニクス材料として有望であるが、グラフェンへのスピン注入には酸化アルミニウム・酸化マグネシウムなどのトンネルバリアの挿入が不可欠である。本研究では酸化アルミニウム・酸化マグネシウムよりも成膜時のダメージが少ないバリア層材料として六方晶窒化ホウ素(h-BN)を提案し、その電子・スピン状態をX線吸収分光・X線吸収磁気円二色性測定により解析した。ホウ素のK吸収端と窒素のK吸収端において解析した結果、それぞれにおいてXMCDシグナルが観測された。多重散乱理論を用いたシミュレーション結果と照らし合わせた結果、窒素原子のみにスピン軌道相互作用を持たせても十分な大きさのXMCDシグナルが得られないことがわかった。これは周辺のNi原子の交換ポテンシャルによる散乱などの効果を考慮に入れなければならないことを示している。

Graphene has been intensively studied in the last few years for its high carrier mobility and long spin coherent length. The performance of graphene spintronic devices, however, are strongly influenced by poor spin injection efficiency at graphene/ferromagnetic metal (FM) interface, mainly due to the conductance mismatch. A promising solution for improving spin injection efficiency is to insert a tunnel barrier between graphene and FM. It was reported that AlO and MgO which are conventionally used as a barrier material induce damage to graphene. In this study, we propose hexagonal boron nitride (h-BN) as a novel tunnel barrier for graphene spintronics based on the investigation of spintronic and electronic properties of the h-BN/Ni interface.