プレスリリース・研究成果

多機能性強磁性合金のハーフメタル電子状態の直接観測に世界で初めて成功 - 省電力デバイス開発へ道 -

2020/11/20

要点

  • 高品質な単結晶試料と、10マイクロメートルまで絞られた微小スポット軟X線放射光を組み合わせた角度分解光電子分光実験により、ホイスラー合金Co2MnGeの3次元的なバンド構造の直接観測に成功し、「ハーフメタル」なバンド構造を示していることを世界で初めて明らかにしました。
  • 本研究成果は、より高い性能を示すスピントロニクス分野におけるデバイス開発や理論計算による物質開拓にも強力な指針を与えることが期待されます。

概要

 東北大学金属材料研究所の梅津理恵教授は、広島大学大学院理学研究科の河野嵩(M2)、木村昭夫教授(令和2年4月より同大学院先進理工系科学研究科)の研究グループ、高輝度光科学研究センターの室隆桂之主幹研究員らとの共同研究として、大型放射光施設SPring-8の軟X線固体分光ビームライン(BL25SU)にて高輝度シンクロトロン放射光を利用した角度分解光電子分光(ARPES)法を用いて、多機能性強磁性材料として知られるCo2MnGeホイスラー合金の3次元的なバンド構造の観測に成功し、理論的に予測されていたハーフメタル性を示すバンド構造を世界で初めて実験的に明らかにしました。物質の電気伝導の起源を明らかにするためには物質内部の電子のバンド構造の詳細な知見が必要不可欠です。Co2MnGeに代表されるホイスラー合金は、長年研究されてきたにも関わらず、バルクの3次元的なバンド構造の直接観測は実現できていませんでした。本研究の成果は、ホイスラー合金における今後の角度分解光電子分光研究だけでなく、スピントロニクス分野におけるデバイス開発や理論計算による物質開拓にも強力な指針を与えることが期待されます。
 本研究の成果は、米国の科学雑誌「Physical Review Letters」にアメリカ東部時間の2020年11月19日(木)午前10時(日本時間:11月20日(金)午前0時)に掲載されました。
 

詳細

  • プレスリリース本文 [PDF:523KB]
  • Physical Review Letters  [DOI: 125, 216403]
 
 

図1 Co2MnGeの3次元的な結晶構造(右下)に起因するでこぼこした試料表面のうち、限られた平坦面を絞られた放射光で狙い撃ちすることで(左下)、計算結果によってよく再現されるハーフメタルなバンド構造が観測された。(上)