京大など、高い磁気転移温度を有するハーフメタル材料を合成

京都大学(京大)と高輝度光科学研究センター(JASRI)は、高密度磁気メモリや高感度センサなど、将来のスピントロニクス分野でのデバイス応用が可能なA-Bサイト秩序型ペロブスカイト構造酸化物材料を合成したと発表した。

同成果は、京大 化学研究所の島川祐一教授、JASRI SPring-8の水牧仁一朗副主幹研究員らによるもの。英国エジンバラ大学 極限条件科学センターの研究グループと共同で行われた。詳細は、英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載された。

超高密度磁気メモリなど、エレクトロニクスと磁性を融合させたスピントロニクス技術が注目を集めているが、そのようなデバイスに用いる材料は伝導電子が高いスピン偏極率を持つ必要がある。また、デバイスの安定動作には、伝導電子がスピン偏極を示す温度(磁気転移温度)が室温よりも十分に高いことが求められる。

研究グループでは、ペロブスカイト構造酸化物のAおよびBサイトにおいて、複数の元素が規則配列した新しいA-Bサイト秩序型ペロブスカイト構造酸化物CaCu₃Fe₂Re₂O₁₂を合成することに成功し、この物質が室温よりはるかに高い磁気転移温度と大きな磁化を持つフェリ磁性金属であることを見出した。さらに、電子状態の理論計算と多結晶粒界トンネル磁気抵抗効果の測定から、この材料が電気伝導特性を担う電子のスピンが偏極したハーフメタルであることも実証した。

今回の成果は、材料構成元素の秩序配列を設計・合成する固体化学的物質開発に基づくものである。新物質の発見により、多彩な機能を融合する酸化物エレクトロニクスにおける材料バリエーションが広がり、この分野での研究開発を大きく発展させるとコメントしている。