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論文

Ferromagnetic interlayer coupling in C$$_{60}$$-Co compound/Ni bilayer structure

松本 吉弘; 境 誠司; 圓谷 志郎; 高木 康多*; 中川 剛志*; 楢本 洋*; Avramov, P.; 横山 利彦*

Chemical Physics Letters, 511(1-3), p.68 - 72, 2011/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:18.35(Chemistry, Physical)

C$$_{60}$$-Co化合物/Niの二層構造の電子・スピン状態についてX線磁気円二色性(XMCD)を用いた分光解析を行った。結果としてNi(111)表面上のC$$_{60}$$-Co化合物(数nm厚)では、Niの残留磁化のみで、局在スピン(Co dスピン)由来の強いXMCD信号が観測された。これはNi界面から3nm程度のC$$_{60}$$-Co化合物領域が、恐らく層間の電荷移動に関係のあるC$$_{60}$$分子を介した間接的交換相互作用により、下地のNiと強磁性的にカップリングしていることを指し示している。

論文

X-ray absorption spectroscopy and magnetic circular dichroism in codeposited C$$_{60}$$-Co films with giant tunnel magnetoresistance

松本 吉弘; 境 誠司; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 三谷 誠司*; 楢本 洋*; 前田 佳均

Chemical Physics Letters, 470(4-6), p.244 - 248, 2009/03

 被引用回数:17 パーセンタイル:54.64(Chemistry, Physical)

X線吸収分光(XAS)、及び磁気円偏光二色性(MCD)分光により巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果を示すC$$_{60}$$-Co薄膜の電子・スピン状態解析を行った。結果として薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物中に局在するスピン偏極状態(C$$_{60}$$分子の$$pi$$軌道とCo原子の3d軌道間の混成由来)の存在を明らかにした。また同局在スピンの温度に対する磁化方向の変化と、C$$_{60}$$-Co薄膜で観測された温度による磁気抵抗比の大きさの変化が良い一致を示した。これはC$$_{60}$$-Co化合物のスピン偏極状態がTMR効果発現に寄与していることを明確に示す結果である。

口頭

X線磁気円二色性測定によるC60-Coナノ・グラニュラー薄膜の磁気特性解析

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 島田 敏宏*; 横山 利彦*; 前田 佳均

no journal, , 

近年、われわれはフラーレン(C60)-コバルト(Co)化合物中にCoのナノ粒子が分散した構造を持つC60-Coナノ・グラニュラー薄膜において、低温で巨大なトンネル磁気抵抗効果が発現されることを確認した。その大きさは膜中に存在する粒子間のトンネル伝導のみでは十分に説明することができず、基層となる化合物の存在がトンネル伝導に深く関与しているものと推測される。本研究ではCo粒子及びC60-Co化合物の磁気特性に関する情報を得ることを目的とし、放射光を用いたX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。結果として、C60-Co化合物相に常磁性的な振舞いを示す混成軌道が存在を確認した。この軌道がトンネル伝導の際にスピンフィルターの役目を果たしているのではないかと推察される。

口頭

C$$_{60}$$-Co薄膜の巨大トンネル磁気抵抗効果とスピン状態

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*; 前田 佳均

no journal, , 

グラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜の巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果の大小を支配する構造上の要因を明確にし、巨大効果の発現機構を議論するため、磁気抵抗効果の組成依存性の系統的評価及びX線磁気円偏光二色性(XMCD)実験(Co L3端)による磁気・スピン状態の分光実験を行った。グラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜の時期抵抗率(MR)は約10K以上でTに逆比例する著しい減少を示した。XMCD実験において、C$$_{60}$$-Co化合物がCo3d軌道が関与する磁性を示すことが見いだされ、そこでの磁気モーメントの大きさをTMR効果の理論モデルに適用するとMRの大きさ・温度変化を良く再現できることがわかった。本結果は、トンネル伝導を生じる電子のスピン偏極・輸送過程へのC$$_{60}$$-Co化合物の関与を明示するものである。

口頭

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

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*; et al.

no journal, , 

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。

口頭

C$$_{60}$$-Co混合薄膜の電子・磁気状態の軟X線磁気円二色性分光

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

no journal, , 

C$$_{60}$$-Co混合薄膜における巨大トンネル磁気抵抗効果の発現には、薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物の持つ化学状態が重要な役割を持つと考えられる。本研究ではC$$_{60}$$-Co混合薄膜の電子状態・磁気状態に関する情報を得ることを目的とし、X線磁気円二色性(XMCD),X線光電子分光法(XPS)を実施した。結果として、Co結晶とは異なり、C$$_{60}$$-Co化合物 には3d準位の多重項分裂状態が観測された。これらの状態はXPS実験などからCo 3d軌道とC$$_{60}$$ 2p軌道との混成に由来すると考えられる。また明瞭なMCD応答を示すことから、スピン偏極した状態であることも確認された。MCD強度の磁場依存性・温度依存性と、以前に観測されたトンネル磁気抵抗との比較から、C$$_{60}$$-Co化合物の混成軌道が薄膜中のスピン依存伝導を大きく左右することが明らかとなった。

口頭

巨大トンネル磁気抵抗効果を示すC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜の電子・磁気状態

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

no journal, , 

フラーレン(C$$_{60}$$)-コバルト(Co)化合物中にCoナノ粒子が分散した構造を持つC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜において、低温で巨大なトンネル磁気抵抗効果の発現が確認されている。その磁気抵抗率は従来の無機材料とは異なり、膜中に存在する強磁性体のCoナノ粒子のスピン分極率のみでは十分に説明することができない。本研究では組成比の異なるC$$_{60}$$Co薄膜に対してX線吸収分光及びX線磁気円二色性測定を行った。結果として、C$$_{60}$$-Co化合物のCo原子にC$$_{60}$$分子とCo原子間の結合形成に起因する3d準位の多重項分裂状態が観測された。それらの状態が明瞭な磁気円二色性を示したことから、C$$_{60}$$-Coにスピン偏極状態の存在が明らかとなった。さらにC$$_{60}$$-Co化合物のスピン偏極状態の磁気モーメントの大きさから予想される磁気抵抗率のモデル計算値は、実測値と一致することが明らかとなった。この結果は、C$$_{60}$$-Co化合物に存在するスピン偏極状態によって、伝導電子のスピン分極率が大きく影響を受けていること示している。

口頭

X-ray magnetic circular dichroism of codeposited C60-Co films with giant tunnel magnetoresistance

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 中川 剛志*; 高木 康多*; 横山 利彦*; 平尾 法恵; 馬場 祐治; 島田 敏宏*; 前田 佳均

no journal, , 

近年、われわれはC60-Co化合物中にCoナノ粒子が分散した構造を持つC60-Co共蒸着薄膜が、低温で大きなトンネル磁気抵抗(TMR)効果を示すことを発見した。観測されたMR比はCo結晶のスピン分極率では説明することができず、薄膜中のスピン依存伝導が、C60-Co化合物の存在による影響を受けていることが考えられた。本研究では、X線磁気円偏光二色性測定を行うことで、C60-Co化合物のスピン状態の調査を行った。結果として、C60-Co化合物由来のMCD強度が試料温度に対して敏感であり、その変化の程度がMR比の温度依存性と一致することが明らかとなった。これは、C60-Co化合物の局在スピンが薄膜中のスピン依存伝導に影響を与えていることを明確に示す結果である。

口頭

Electronic and spin states of C$$_{60}$$-Co thin films studied by XPS and X-ray magnetic circular dichroism

松本 吉弘; 境 誠司; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 平尾 法恵; 馬場 祐治; 前田 佳均

no journal, , 

Electronic and spin states of the codeposited C$$_{60}$$-Co films with large tunnel magnetoresistance (TMR) effect were investigated with the X-ray absorption and magnetic circular dichroism (MCD) spectroscopies. It is revealed that a C$$_{60}$$-Co compound formed in the C$$_{60}$$-Co granular films shows the clear MCD signal attributed to the spin-polarized Co 3d states hybridized with the C$$_{60}$$ pai orbitals. The magnetic response of these Co 3d-derived states agrees well with the temperature dependence of the observed MR ratio. This suggests the incorporation of the spinpolarized Co 3d-derived states of the C$$_{60}$$-Co compound into the observed TMR effect.

口頭

X線光電子分光・X線磁気円二色性測定によるC$$_{60}$$-Co薄膜の電子・スピン状態解析

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

no journal, , 

フラーレン分子にコバルト原子が結合した化合物(C$$_{60}$$-Co化合物)中に、ナノサイズの直径を持つコバルト粒子(Coナノ粒子)が分散するC$$_{60}$$-Co薄膜で、有機分子-遷移金属からなる系では最大となるトンネル磁気抵抗(TMR)効果の存在を明らかにした。観測された磁気抵抗率(MR)の最大値(約90%)は、Co結晶のスピン分極率から期待される値(14%)と比べても非常に大きく、特異なスピン輸送現象の原因究明が待たれた。本研究ではX線光電子分光及び軟X線放射光による磁気円二色性測定を行い、薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物とCoナノ粒子を状態選別した電子・スピン状態情報を獲得した。得られた結果と磁気抵抗率との比較を行うことにより、C$$_{60}$$-Co薄膜での巨大TMR効果発現メカニズムを検討した。結果として、C$$_{60}$$-Co化合物に局在するスピン偏極状態の存在を明らかにした。同時に、C$$_{60}$$-Co化合物のスピン偏極を考慮したMRのモデル計算値(MRcalc)は、実験から得られた磁気抵抗率の大きさ(MR0)及びその温度依存性と一致することが明らかとなった。この結果はC$$_{60}$$-Co化合物の局在スピンによって、Coナノ粒子間を流れる伝導電子のスピン偏極状態が強い影響を受けていることを示している。

口頭

Giant TMR effect in Granular-structured 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*; 楢本 洋*; 前田 佳均

no journal, , 

本研究では、C$$_{60}$$-Co薄膜の磁気抵抗効果の大小を支配する構造上の要因を明確にし、巨大効果の発現機構を議論するため、磁気抵抗効果の組成依存性の系統的評価及びX線磁気円偏光二色性(XMCD)実験(Co L3端)によるスピン状態の分析を行った。巨大TMR効果を示す組成領域にあるグラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜の磁気抵抗率(MR)は、約10K以上でT$$^{-2}$$に比例する著しい減少を示すことがわかった。同温度依存性は、常磁性的な磁性を有するC$$_{60}$$-Co化合物内の局在スピンの熱的ゆらぎがトンネル電子のスピン偏極状態に影響する過程を考えると説明できることを見いだした。本結果は、トンネル効果を生じる伝導電子のスピン偏極・輸送過程へのC$$_{60}$$-Co化合物の関与を強く示唆するものである。講演では詳細な結果を報告する。

口頭

Giant TMR effect and spin states in fullerene-cobalt hybirid films

境 誠司; 松本 吉弘; 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*; 前田 佳均

no journal, , 

C60-Co化合物のマトリックス中にCoナノ粒子が分散したグラニュラー構造を有するC60-Co薄膜について、巨大TMR効果の発現を見いだした。同薄膜の磁気抵抗率(MR)は低温で80-90%に達し、さらにゼロ電圧付近で100%に到達する可能性が示された。巨大TMR効果の原因機構について、X線吸収及び磁気円二色性の測定による分光面からの追究を行った。その結果、C60-Co化合物中のCo 3d軌道に由来する状態に局在スピンが存在することが明らかになった。同スピンは常磁性的な温度・磁場依存性を示した。化合物中の局在dスピンの磁気的応答をTMR効果の理論モデルに考慮すると、トンネル電子のスピン偏極率が100%の場合に、MRの実験値と理論モデルによる計算値が一致することを見いだした。本結果は、グラニュラーC60-Co薄膜のスピン輸送過程へのC60-Co化合物の関与を示すものである。

口頭

巨大トンネル磁気抵抗効果を示すC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜のスピン状態解析

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

no journal, , 

フラーレン(Co$$_{60}$$)-コバルト(Co)化合物中にCoナノ粒子が分散するCo$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜において、巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果の発現が明らかとなっている。本研究ではCoの組成比が異なる試料(Co$$_{60}$$Cox)に対してX線吸収分光(XAS), 磁気円偏光二色性(MCD)測定、及び量子化学計算を実施し、TMR効果発現にかかわるスピン状態の解析を行った。結果としてXAS、及びMCD測定から、薄膜中のCo$$_{60}$$-Co化合物に局在する電子状態として、Co$$_{60}$$分子とCo原子が結合した状態($$pi$$-d混成軌道)に由来するスピン偏極状態が明らかとなった。さらにTMR効果の理論モデルに、同局在スピンの振る舞いがCoナノ粒子間をトンネルする伝導電子のスピン偏極率に影響を及ぼす過程を考慮すると、磁気抵抗率の計算値(MRcalc)がSQUID測定から得られた実測値(MR0)と一致することが明らかとなった。これはCo$$_{60}$$-Co薄膜で発現する巨大TMR効果へのCo$$_{60}$$-Co化合物の寄与を明確にした結果となる。

口頭

巨大トンネル磁気抵抗効果に影響を及ぼすC$$_{60}$$-Co化合物の電子/スピン状態

松本 吉弘; 境 誠司; 圓谷 志郎; 中川 剛志*; 高木 康多*; 横山 利彦*; 永松 伸一*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; 三谷 誠司*; et al.

no journal, , 

C$$_{60}$$-Co化合物中にCoナノ粒子が分散するC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜において、巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果の発現が明らかとなっている。C$$_{60}$$-Co化合物中の$$pi$$-d混成軌道に由来する局在スピンの働きによりCoナノ粒子間をトンネルする伝導電子のスピン偏極率が著しく増大することが効果発現の原因であると示唆されていることから、本研究ではC$$_{60}$$-Co化合物の電子/スピン状態の分光解析を行った。実験は組成の異なるC$$_{60}$$-Co化合物(C$$_{60}$$Co$$_{x}$$)を用いて行った。結果としてC$$_{60}$$Co$$_{1.8}$$の試料では吸収スペクトル中に幾つかの構造が見て取れたが、飽和組成(C$$_{60}$$Co$$_{60}$$)に近づくにつれてはっきりとしなくなる。光電子分光測定などから、化合物中のCo原子の価数が組成に応じてわずかながら減少していると考えられるため、XASスペクトルで観測された変化は$$pi$$-d混成軌道の変化を反映しているものと推察される。また、X線磁気円二色性分光により組成に応じた局在スピン状態の変化を精査し、TMR効果に与える影響を検討した。

口頭

軟X線磁気円二色性分光によるC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜のスピン状態解析

松本 吉弘; 境 誠司; 圓谷 志郎; 中川 剛志*; 高木 康多*; 横山 利彦*; 永松 伸一*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; 三谷 誠司*; et al.

no journal, , 

C$$_{60}$$-Co化合物中にCo結晶粒が分散したグラニュラー構造を持つC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜において、巨大なトンネル磁気抵抗(TMR)効果の発現が明らかとなっている。本研究では、Coの組成比が異なるC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜(C$$_{60}$$Co$$_{x}$$)に対してX線磁気円二色性(XMCD)分光解析を行い、TMR効果発現にかかわるスピン状態情報の獲得を行った。結果としてC$$_{60}$$-Co化合物中の吸収スペクトル中に複数の構造が検出された。またC$$_{60}$$-Co化合物が磁気円二色性を示すことも明らかとなった。この結果は、C$$_{60}$$-Co化合物に局在するスピン偏極状態の存在を示している。さらにTMR効果の理論モデルに、磁場に対して常磁性的に振る舞う局在スピンが、Co粒子間をトンネルする伝導電子のスピン偏極率に影響を及ぼす過程を考慮すると、伝導電子のスピン偏極率が100%に近い場合に、磁気抵抗率の理論値が実験で得られた磁気抵抗率と一致することがわかった。以上の結果から、C$$_{60}$$-Co化合物の局在スピンの影響により伝導電子のスピン偏極率が著しく増大することが、C$$_{60}$$-Co薄膜で生じるTMR効果の原因であることが明らかとなった。

口頭

軟X線磁気円二色性分光によるC$$_{60}$$-Co共蒸着薄膜のスピン状態解析

松本 吉弘; 境 誠司; 圓谷 志郎; 中川 剛志*; 高木 康多*; 永松 伸一*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; 三谷 誠司*; et al.

no journal, , 

近年、われわれのグループはC$$_{60}$$-Co化合物中Co結晶粒が分散するC$$_{60}$$-Co薄膜において、巨大トンネル磁気抵抗効果($$Delta$$R/R$$_{max}$$)=$$sim$$1000%)が生じることを発見し、効果発現にはC$$_{60}$$-Co化合物に存在するスピン偏極状態が深くかかわっていることを明らかにした。本研究では、組成の異なるC$$_{60}$$-Co化合物について分光解析を行い、C$$_{60}$$-Co化合物の詳細を検討した。結果として、C$$_{60}$$-Co化合物中の局在スピンは常磁性であることが明らかとなった。また温度-磁化率の逆数プロット(Curie-Weissプロット)から、C$$_{60}$$-Co化合物の局在スピン間にスピン-スピン相互作用の存在が明らかとなった。これらスピン間の交換相互作用が低温($$<$$10K)以下でのTMR効果の振る舞いを理解する鍵になると期待される。

口頭

Giant tunnel magnetoresistance and interface spin-polarization in granular C60-Co films

境 誠司; 松本 吉弘; 圓谷 志郎; 菅井 勇*; 高梨 弘毅; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; et al.

no journal, , 

本研究ではC60-Co薄膜の巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果の発現機構の追究を目的として、薄膜面直方向への伝導を検知するCPP(current perpendicular to plane)型の素子試料を作成し、電圧依存性など磁気伝導特性の詳細な評価を行った。CPP素子の電流-電圧特性から、グラニュラー薄膜においてTMR効果を増長し得る高次トンネル過程の次数(低温で3-7次)が見積られた。同次数から高次トンネル過程による磁気抵抗率(MR)増大の程度を見積りTMR効果の理論式と照らし合わせることで、トンネル電子のスピン偏極率の大きさを計算した。その結果、組成やデバイス構造が異なるすべての試料について、同様なスピン偏極率(ゼロ温度で75%)が得られた。本結果からC60-Co化合物/Co結晶界面に固有な状態として著しい界面スピン偏極状態が存在することが明らかになった。

口頭

Highly spin-polarized tunnel magnetoresistance in granular C$$_{60}$$-Co films

境 誠司; 松本 吉弘; 圓谷 志郎; 菅井 勇*; 高梨 弘毅; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; et al.

no journal, , 

本研究では、グラニュラーC$$_{60}$$-Co薄膜中のC$$_{60}$$-Co化合物/Coナノ粒子界面におけるスピン偏極状態を調べる目的で、ナノ積層構造を有するCPP型のグラニュラーC$$_{60}$$-Co素子を作製して、トンネル磁気抵抗特性を調べた。素子の電流-電圧特性から高次トンネル過程の次数を見積もることができ、同過程による磁気抵抗率の増長効果を考慮することで、界面のスピン偏極状態を反映したトンネル電子のスピン偏極率を求めることができた。スピン偏極率の大きさが75%以上であることが明らかになり、同結果から界面に完全スピン偏極に近い高スピン偏極状態が存在することが明らかになった。

口頭

Magnetic properties of C$$_{60}$$-Co compound in granular C$$_{60}$$-Co films with giant TMR effect

松本 吉弘; 境 誠司; 圓谷 志郎; 高木 康多*; 中川 剛志*; 永松 伸一*; 島田 敏宏*; 楢本 洋*; 横山 利彦*; 前田 佳均

no journal, , 

近年、われわれはC$$_{60}$$-Co化合物マトリックス中にCoナノ粒子が分散するC$$_{60}$$-Coグラニュラー薄膜において、巨大トンネル磁気抵抗(TMR)効果が生じることを発見した。最近の分光研究から、C$$_{60}$$-Co化合物中に局在するスピン偏極状態の存在を明らかにするとともに、同局在スピンとTMR効果との間に相関関係があることを見いだした。C$$_{60}$$-Coグラニュラー薄膜で生じる特異なTMR効果発現機構の全容を解明するためには、C$$_{60}$$-Co化合物の電子スピン状態を理解することが重要であると考えられる。本研究では、組成の異なるC$$_{60}$$-Co化合物(C$$_{60}$$Co$$_{x}$$, x$$<$$5)についてX線吸収(XAS)分光、及びX線磁気円二色性(XMCD)による電子・スピン状態解析を行った。

口頭

高スピン偏極フラーレン-コバルト化合物/強磁性金属界面の磁性

境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*

no journal, , 

本講演では、C$$_{60}$$-Co化合物/強磁性金属界面の電子・スピン状態を解明するために行った、C$$_{60}$$-Co化合物/Ni(111)二層膜のX線吸収・磁気円二色性分光の結果を報告する。単独の状態にあるC$$_{60}$$-Co化合物の磁気的性質について、これまでの研究でCo原子に局在するd電子スピンに起因する常磁性を示すことがわかっている。本研究の結果、Ni層と界面で接するC$$_{60}$$-Co化合物の薄膜は単独の状態とは著しく異なる磁性を示すことが明らかになった。すなわち、C$$_{60}$$-Co化合物中のCo原子は界面から数分子層の範囲でNi層と交換結合し、一方向に磁化された局在d電子スピンによる強磁性を示すことが明らかになった。さらに、交換結合の発現領域と一致する範囲内でNi層からC$$_{60}$$-Co化合物層への電荷移動が生じることも見いだされた。以前の研究でC$$_{60}$$-Co化合物/強磁性金属界面を含む素子のトンネル磁気抵抗効果から明らかになった、C$$_{60}$$-Co化合物/強磁性金属界面における伝導電子の高スピン偏極率は、上記のような界面近傍における電子的・磁気的相互作用が複合的に関与して生じることが推測される。

口頭

巨大TMR効果を発現するフラーレン-コバルト化合物/強磁性金属界面の電子・磁気的構造

境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*

no journal, , 

講演者らは、これまでに、$$^{60}$$C-Co化合物とCoナノ結晶からなるナノコンポジット薄膜が、$$^{60}$$C-Co化合物/Co結晶界面における伝導電子の高スピン偏極率に起因する巨大なトンネル磁気抵抗効果を示すことを明らかにした。今回、$$^{60}$$C-Co化合物/強磁性金属界面において高スピン偏極状態が発現する電子・磁気的要因を解明することを目的に$$^{60}$$C-Co化合物/Ni(111)二層膜のX線吸収・磁気円二色性分光実験を行った。本実験の結果、Ni(111)上の$$^{60}$$C-Co化合物はNi薄膜と一致する強磁性的な応答を示すことがわかった。さらに、磁気的応答の膜厚依存性を検討し、Ni(111)上の$$^{60}$$C-Co化合物は界面から3nmの範囲でNiと強磁性的な交換結合を生じることを明らかにした。界面における伝導電子の高スピン偏極状態は、上記のような磁気的結合と界面を介したNiから$$^{60}$$C-Co化合物への電荷移動が複合的に作用する結果として発現することが考えられる。

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