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2011年1月28日 (金)

透明なコバルト添加の二酸化チタン薄膜が磁石となる謎を解明

透明なコバルト添加の二酸化チタン薄膜が
磁石となる謎を解明

平成23年1月24日
独立行政法人 理化学研究所
財団法人 高輝度光科学研究センター

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 現代の日常生活では、情報化の波が大量に
押し寄せ、インターネットや携帯電話などの
IT機器が手放せません。

 これらの基盤となっている
エレクトロニクス技術は、大規模集積回路
(LSI)の材料である半導体や、
ハードディスクのような磁性体材料などの
デバイスによって支えられています。

 こうした材料は、微細化による技術革新
が進んできましたが、電子の性質を利用して
いる点は変わっていません。

 半導体は電子の電荷(電気を伝える性質)
を利用していますが、磁性体材料は
電子のスピン(磁石としての性質)を利用
しており、電子が持つこれら2つの性質は
全く別物として扱われてきました。

 近年になって、2つの性質を同時に活用
した「スピントロニクス」という分野が
注目され、不揮発性磁気メモリや
スピントランジスタなど、新規の機能を
持った素子開発が活発化してきています。

 放射光科学総合研究センターの量子秩序
研究グループ励起秩序研究チームらは、
大型放射光施設Spring-8を活用し、
このスピントロニクス材料の有力候補である
コバルト添加の二酸化チタン(Co:TiO2)
薄膜が、室温でも磁性を保つことができる
起源を解明しました。

 硬X線(波長約0.16nm)と軟X線
(波長約1nm)という2種類のX線光電子
分光法で解析した結果、薄膜中を動きまわる
チタン原子の3d電子が、まばらに存在する
コバルト原子の3d電子のスピン状態を
ととのえて、物質全体が磁石としての機能
を発揮することを世界で初めて突き止め
ました。

 さらに、共鳴光電子分光の結果、
Co:TiO2薄膜の表面では、金属的な性質を
示すフェルミ端が存在しない半導体的な
性質を持つ一方で、薄膜の内部では、
フェルミ端が存在する金属的な性質を持つ
という、薄膜表面と内部の電気伝導特性の
違いも見いだしました。

 Co:TiO2薄膜から突き止めた今回の
知見は、スピントロニクス材料の材料設計
やデバイス設計への指針として注目
されます。
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難しいですね。
詳細はリリース本文(詳細)を見て
ください。

関連記事もあります。
理研ら、スピントロニクス材料の候補
『Co:TiO2』薄膜が磁石となる謎を解明

これを見ても良く分からないですね。

>研究グループが支持する「コバルトは
>二酸化チタンの中でまばらに存在して
>いる」という説に基づいて説明でき、
>Co:TiO2薄膜が真のスピントロニクス材料
>であることを示すものとなる。
>また、Co:TiO2薄膜の表面と内部とでは、
>電気伝導特性が異なるという
>応用上重要な知見も得ることができた。
と言っています。

重要なのは、Co:TiO2薄膜が真の
スピントロニクス材料であることが証明
出来たということでしょうか?

スピントロニクス分野の実用化に向けて、
今回の知見が材料設計やデバイス設計に
貢献出来ると良いですね。

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