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C$$_{60}$$-Coハイブリッド薄膜の電子・スピン状態と巨大トンネル磁気抵抗効果

Electronic and spin states and giant tunnel magnetoresistance effect in C$$_{60}$$-Co hybrid films

境 誠司; 松本 吉弘; 菅井 勇*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; 岡安 悟; 前田 佳均

Sakai, Seiji; Matsumoto, Yoshihiro; Sugai, Isamu*; Mitani, Seiji*; Takanashi, Koki; Takagi, Yasumasa*; Nakagawa, Takeshi*; Yokoyama, Toshihiko*; Shimada, Toshihiro*; Naramoto, Hiroshi*; Okayasu, Satoru; Maeda, Yoshihito

X線吸収分光(XAS)及びX線磁気円二色性(XMCD)分光法を用いて、巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果を示すC$$_{60}$$-Co薄膜における電子・スピン状態の分光的追究を行った。Co L端及びC K端のXASスペクトルから、膜中でC$$_{60}$$-Co化合物を形成するCo原子はC$$_{60}$$分子と$$pi$$-d混成による分子性状態を形成し、Co原子からC$$_{60}$$分子のLUMO由来状態への電荷移動を生じることがわかった。さらに、薄膜組成に依存してC$$_{60}$$-Co化合物とCoナノ粒子が共存する状態では、Coナノ粒子から化合物への電荷移動も生じることが示唆された。Co L端のXMCD分光では、C$$_{60}$$-Co化合物中のCo 3d軌道由来の状態に磁場によるスピン偏極を生じることが見いだされた。トンネル磁気抵抗効果の理論モデルに同スピン偏極状態のスピン輸送過程への関与を仮定すると、磁気抵抗効果の大きさ及び温度依存性がよく説明できることが明らかになった。本結果は、有機分子-遷移金属系材料のスピン輸送過程への有機分子性領域の直接的関与を強く示唆するものである。

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