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雨宮 健太*; 酒巻 真粧子*; 水沢 まり*; 武田 全康
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034004_1 - 034004_6, 2015/09
The canted magnetic moment around the interface between ferromagnetic Ni and antiferromagnetic FeMn films is observed, and its dependence on the in-plane magnetic field is revealed by means of the polarized neutron reflectivity. The Ni magnetic moment at the interface to the FeMn film is suggested to be canted to the in-plane direction, while that in the inner Ni layers remains rather perpendicular to the film at weak magnetic fields. The interface moment easily rotates to the in-plane direction as increasing the magnetic field, and finally the inner layer moment also aligns in the in-plane direction at higher magnetic fields.
目時 直人
応用物理, 64(12), p.1244 - 1248, 1995/00
物質表面や薄膜の結晶及び磁気構造の観察に有力な表面散乱実験法を、磁性金属薄膜/超格子の最近の研究を例に解説する。理想表面によるフレネルの反射率と、現実の表面の反射率を理解する上で重要なマスター公式を説明し、Si、Co薄膜、Co/Cr超格子のX線反射率、そしてFe/Cr超格子のスピン偏極中性子反射率の実験結果を紹介する。Co/Cr超格子のCo層のhcp-bcc構造変化の研究を例に全反射回折法を解説する。
鈴木 淳市
日本結晶学会誌, 36, p.83 - 86, 1994/00
磁性薄膜における記録密度は垂直磁気記録媒体の開発に伴ない近年ますます高密度化の傾向にある。これまで薄膜内にはベルク合金と異なり組成の不均一な微細構造が存在することが指摘されてきたが、結晶粒径よりもさらに細かい構造の理解は十分とは言えなかった。本報告はCoCr合金薄膜内にどのような磁気的揺らぎが存在するのか、あるいはそれが組成揺らぎとどのように関連付けられるのかを中性子小角散乱などを利用して調べた結果である。
武田 全康
no journal, ,
中性子反射率法は、ナノスケールの多層構造物質中に埋もれた界面の非破壊的な構造解析手法である。講演ではJ-PARCに設置されている磁性多層膜の構造解析に有効な偏極中性子反射率計の概要と測定例を紹介する。
家田 淳一
no journal, ,
強磁性/非磁性界面におけるラシュバ効果が界面磁気異方性を導くことを理論的に明らかにする。ラシュバ効果単独では、磁化は界面に平行な配置が安定であるが、強磁性体における交換相互作用と競合することによって面直磁化配置が安定化する場合がある。本講演では、特に単層グラフェンと強磁性界面に発現するラシュバ効果に注目してその磁気異方性への寄与を考察する。
家田 淳一
no journal, ,
反転対称性の破れにより磁性薄膜界面にはラシュバスピン軌道相互作用が生じる。このラシュバ効果により磁性薄膜に磁気異方性が導かれることを(反)強磁性薄膜に対応した2次元モデルにより示した。本講演では、モデルを3次元に拡張し、ラシュバ効果起源の磁気異方性が磁性薄膜の厚みにどのように依存するか、磁性薄膜の接する両界面の効果の競合にも注目して理論的に解析する。
家田 淳一
no journal, ,
The control of the magnetism of ultra-thin ferromagnetic layers using an electric field would lead to many technologically important applications. To date, while it is usually assumed the changes in the magnetic anisotropy, leading to such a control, arises from surface charge doping of the magnetic layer, a number of key experiments cannot be understood within such a scenario. Much studied is the fact that, for nonmagnetic metals or semiconductors, a large surface electric field gives rise to a Rashba spin-orbit coupling which leads to a spin-splitting of the conduction electrons. Here we develop a simple analytic theory for the existence and electrical control of the magnetic anisotropy based upon the Rashba spin-orbit interaction and the Stoner model of magnetism. We show that the competition between the Rashba spin-orbit fields and the exchange interaction leads to a very large magnetic anisotropy arising from the internal electric fields which exist at, e.g., ferromagnetic/metal and ferromagnetic/oxide insulator interfaces but modified by the addition of an applied electric field. This different path to an electrically induced anisotropy energy can explain the electric field, thickness, and material dependence reported in many experiments. The concept can be extended to noncentrosymmetric antiferromagnets and multilayered van der Waals materials.
高梨 弘毅
no journal, ,
金属人工格子とは、2種類以上の異なる金属をナノスケールで人工的に積層した物質である。金属人工格子の研究は1970年代後半から始まった。その後、垂直磁気異方性の発見(1985年)や巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見(1988年)があり、1990年頃に隆盛を迎えた。GMRの発見がスピントロニクスの起源となっていることはよく知られている。1990年代は、GMRやトンネル磁気抵抗効果(TMR)に代表されるスピン依存伝導の研究が盛んになるが、一方で磁性半導体の研究も進み、20世紀から21世紀へ変わる頃、それらの分野は統合してスピントロニクスと呼ばれるようになった。2000年代には、スピントロニクスの基礎概念としてスピン流が注目されるようになり、スピンホール効果やスピンゼーベック効果などの新現象が続々と発見された。筆者らは、スピントロニクスに有用な材料として、規則合金に着目した。規則合金は、機能性の宝庫であるとともに、金属人工格子の積層構造の極限とも考えられる。最近10年くらいの傾向を見ると、スピントロニクスは新たな展開期を迎えている。スピン軌道相互作用を活用するスピンオービトロニクス、反強磁性体のメリットを生かす反強磁性スピントロニクス、熱との相関に着目するスピンカロリトロニクスなど、さまざまな分野がスピントロニクスから派生している。この流れの中で、金属人工格子という材料はあらためて注目される。界面の集合体である金属人工格子は、スピン軌道相互作用が人工的に増強された系と考えることができる。層間交換相互作用を利用すれば、変調周期や結合強度を人工的に制御した反強磁性体を作製できる。また、金属人工格子の構造的な異方性に着目すれば、電気伝導と熱伝導を独立に制御することができ、熱電変換の無次元性能指数ZTの向上も期待できる。以上のような観点から、筆者らは金属人工格子の研究に取り組んでおり、実際にPd/Co/Pt構造における垂直磁気異方性とスピン軌道トルクとの相関性の観測、Co/Cu-Ir/Co構造における反強磁性交換結合とスピン軌道トルクの観測、Co/Ir/Co構造における巨大な反対称交換結合の発見と磁化スイッチングへの応用、Ni/Pt人工格子における異常ネルンスト効果の増大の観測などの成果を得ている。
高梨 弘毅
no journal, ,
金属人工格子とは、異種金属をナノメートルスケールで積層した人工物質である。金属人工格子の研究はスピントロニクスという新たな分野を生み、21世紀に入りスピントロニクスは大きく成長した。そしてスピントロニクスの発展の中で、今また金属人工格子の新たな有用性が注目されている。本講演では、発表者のこれまでの成果を中心に、金属人工格子の研究の流れと最近のトピックスをまとめて示す。
