東大ら,銅薄膜の面に新しい磁石の性質を有する構造を開発

東京大学,高輝度光科学研究センター,東北大学の研究グループは,薄膜に対して垂直方向に磁石の性質が生じるコバルト(Co)と白金(Pt)の界面に銅(Cu)を挿入することで,Cuに磁石の性質が滲みだすことを,放射光を用いたX線磁気円二色性(XMCD)により初めて明らかにした(ニュースリリース)。

特に,CoとPtの影響によりCuの磁化が膜面に対して垂直方向に向くことを世界で初めて実証した。得られた結果は,磁性体と非磁性体が接合した界面に誘起される磁性に関する基礎物理学の理解を進展させるのみでなく,スピンを操作して低消費電力にて動作するスピントロニクス素子の設計においても重要な役割を果たすことが期待される。

CoとPtの界面では,両元素の磁気的な相互作用により,膜面に垂直方向に磁化が揃うことが知られている。また,膜に垂直方向に磁化する材料は大容量の磁気記録デバイスには不可欠なものとして,スピントロニクス分野では研究されている。

研究グループは,この界面に厚さの異なるCuを入れることにより,CoとPtの間の相互作用を媒介として,Cuに誘起される磁性について調べた。その結果,Cuが3原子層の厚さの範囲においては,Cuも垂直に磁化することが判った。

これを調べるためには,元素別に磁気状態を調べる必要があり,放射光を用いた元素選択的な磁性の検出手法が不可欠となる。今回,高エネルギー加速器研究機構放射光施設(フォトンファクトリー)において,東京大学が所有するビームライン(BL-7A)にてXMCDの測定を行なうことにより,Cuの垂直磁化を捉えることができた。

また,Pt原子の磁気特性についても,大型放射光施設SPring-8(BL39XU)での測定によりPtも膜に垂直方向に磁化する性質を持つことが明らかになった。実験結果は,第一原理に基づく理論計算とも一致し,界面に誘起される新しい磁性材料の創出に繋がることが期待されるとしている。

その他関連ニュース

  • JAIST,量子センサーで熱磁気流を観測 2022年01月05日
  • JAEA,スピントロニクスを省電力化する原理を発見 2021年12月27日
  • 岡山大ら,高臨界温度のスピン三重項超伝導を発見 2021年12月23日
  • 東工大ら,三角格子磁性半導体で異常ホール巨大化 2021年12月23日
  • 豊技大,スピン波の広帯域化・高強度化構造を確立 2021年12月16日
  • 東大ら,枠組みを超えた超伝導クーパー対状態を発見 2021年12月10日
  • 東北大ら,脳型コンピューターに向け新素子を開発 2021年12月01日
  • 理研ら,室温で単一スキルミオンの電流駆動に成功 2021年11月26日