東北大,スピンで超薄膜物質の磁性を容易に測定

東北大学の研究グループは,スピン流を用いて物質の磁性を観測することに成功した(ニュースリリース)。

スピン流とは,電子が持つ,自転に由来した磁石の性質であるスピンの流れのこと。近年のナノテクノロジーを利用して,磁石をナノスケールに加工することで,スピン流を作ることができる。スピン流は,電流と対比されスピンを使った次世代技術スピントロニクスの基礎現象として,活発に研究されている。

電流の流れ易さ(電気伝導度)を調べることで,物質の性質を金属,半導体,絶縁体と分類することができる。研究グループは,スピン伝導度によって、従来困難であった試料の磁性を測定することを目指した。

研究グループは,スピンポンピングという技術を用いて,磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)から,反強磁性体である酸化コバルト(CoO)薄膜にスピン流を注入し,白金(Pt)により酸化コバルトに透過したスピン流を検出した。こうして,反強磁性体中のスピン流の流れ易さを調べることで,厚さ数ナノメートルの超薄膜における磁気転移を代表とした磁気的物性を測定することに初めて成功した。

従来,このような薄膜の磁性を捉えるためには,中性子散乱などの大型の設備が必要であり,さらに試料が薄膜であるため絶対量が少なく,測定することが大変困難だった。今回実証された測定法は超薄膜の磁性を探索する汎用的な新手法として,近年進展著しい反強磁性体を利用したスピントロニクスの進展に貢献するとしている。

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