【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.30】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0185
利用課題名 / Title
フェリ磁性体/重金属ヘテロ接合の形成
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,スピントロニクス/ Spintronics,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,集束イオンビーム/ Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
末益 崇
所属名 / Affiliation
筑波大学 数理物質系 物理工学域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
安田 智裕,旗手 蒼,曽布川 優樹,秋田 宗志
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
今野豊彦,兒玉裕美子
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Mn4Nは、磁気異方性エネルギーが大きく、垂直磁気異方性を示すフェリ磁性体である。これまでの研究により、Ni等の不純物を微量添加することで室温で磁化がゼロに近づくことが分かっている。また、そのような組成では、スピン移行トルクにより、電流駆動磁壁移動が室温においても3km/sに達することが分かっている[1]。Mn4Nへのより高効率なスピンの注入には、スピン軌道トルクの方が有利である。このためには、厚さ4nm未満のMn4N極薄膜をエピタキシャル成長する必要がある。
実験 / Experimental
SrTiO3[STO](001)基板を用いて、分子線エピタキシー法によりMn4N膜を形成した。MnはKセルで、また、Nはプラズマガンで供給した。堆積条件を細かく変えて堆積することで、薄膜堆積後の反射高速電子線回折像でストリークが得られる試料が得られた。そのような試料について、集束イオンビーム法により試料を薄片化し、透過型電子顕微鏡(TEM)により断面構造を観察し、基板との界面から表面までの結晶性を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、成長した試料の断面TEM像を示す。膜厚は4nm未満であり、これまでの他機関からの報告例を含めて、最も薄いMn4N膜の成長に成功したといえる。また、形成したMn4N膜については、STO基板との界面から表面まで格子像が確認でき、単結晶成長であるといえる。今後、重金属とのヘテロ接合へと進む計画である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 作製した試料の断面TEM像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
[1] S. Ghosh, T. Komori, A. Hallal, J. Pena Garcia, T. Gushi, T. Hirose, H. Mitarai, H. Okuno, J. Vogel, M. Chshiev, J.P. Attane, L. Vila, T. Suemasu, and S. Pizzini, Nano Letters 21, 2580 (2021).
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件