X-ray absorption and magnetic circular dichroism signals from hexagonal boron nitride/Ni(111) interface

六方晶窒化ホウ素/Ni(111)界面のXMCD測定

大伴 真名歩; 松本 吉弘; 山村 野百合*; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 藤川 高志*; 境 誠司

Otomo, Manabu; Matsumoto, Yoshihiro; Yamamura, Noyuri*; Entani, Shiro; Avramov, P.; Naramoto, Hiroshi*; Amemiya, Kenta*; Fujikawa, Takashi*; 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 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. A promising solution for improving spin injection efficiency is to insert a tunnel barrier between graphene and FM. In this study, we propose hexagonal boron nitride (h-BN) as a novel tunnel barrier for graphene spintronics. It was revealed that the N K-edge and B K-edge absorptions exhibit XMCD signals in response to the Ni magnetization. It was also found that the smaller incidence angle between the Ni magnetization and the X-ray propagation direction leads to larger XMCD signals. The nature of the spin polarization was discussed in connection with the energy and angle dependences of the XMCD signals, and contribution from magnetized Nickel atoms was proposed.