Py を用いた CuPt のスピントルク強磁性磁気共鳴測定

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図4.11. Pt/Pyのスピンホール角の抵抗率自乗依存性[4]

表4.2. Ptのフィッティングパラメータとスピンホール角

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図4.12. CuPt/PyのST-FMRシグナル

Pyの薄い2nmと厚い10nmの測定結果を図4.11.に示す。磁化に由来する非対称成分が 膜厚が厚くなるほど増大していることが確認された。各膜厚におけるスピンホールトルク 効率を評価し強磁性体膜厚の逆数をプロットした図4.13.を以下に示す。

図4.13. 1/ξST vs. 1/tPyの関係

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表4.2. CuPtのダンピングライクトルク効率とフィールドライクトルク効率

その結果から、スピンホールトルク効率をξFLフィールドライクトルク効率とξDLダンピン グライクトルク効率に分離しスピンホール効果を評価し、スピンホール角として8％程度を 得た。一方でフィールドライクトルクは無視できる程小さいことが確認された。

そこで次にCuの添加量か多いサンプルとPtの添加量か多いサンプルについても同様の検 証を行った。50％組成のサンプルと同時に図4.14.に示している。

図4.13. 1/ξST vs. 1/tPyの関係

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表4.3. CuPtのダンピングライクトルク効率とフィールドライクトルク効率

同様の解析によりスピンホール角の値を以上のように算出した。先行研究と同様にCu添加 量が多い場合は１％程度と小さく 50％程度で最大値を示し Pt が多くなると少し現象が似 られた。更にスピンホール効果のメカニズムに関して検証するために各組成においてガス 圧を変化させ、抵抗率の異なるデバイスを作製し、抵抗率によるスケーリングを試みた。

表4.4. CuPtのダンピングライクトルク効率とフィールドライクトルク効率

その結果を表4.4.にまとめた。

図4.14. スピンホール角と電気抵抗率の関係

図4.14.に示す様に抵抗率に依存してスピンホール角の値が線形に変化している描像が全

てにサンプルにおいてみられた。これらの結果を元に抵抗率の自乗に対してスピンホール 抵抗率をプロットしスピンホール効果のメカニズムに関して解析を行う。

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図4.15. スピンホール角と電気抵抗率自乗の関係

結果は上図に示す様にすべてのサンプルについて線形性が確認された。よって純粋なス ピンホール金属系において用いられている式を用いて解析を行った。[5]

int 2 imp

SH SH CuPt SH

   

  

上式において、不純物寄与を示す切片についてであるが、サイドジャンプとスキュー散 乱の寄与が含まれており、先行研究[2]によると、CuPt合金においてはPtの濃度によって スキュー散乱とサイドジャンプの寄与がそれぞれ支配的になる領域が異なることが分かっ ているので以下の議論においては両方を含んで外因性の寄与として取り扱うこととする。

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図4.16. スピンホール角と電気抵抗率自乗のまとめ

表4.5. CuPtと純粋なPtのフィッティングパラメータ

フィッティング結果を表4.5.に示す。値としてはスピンホール角の場合と同様に50％組成 で最大値を示した。また、純粋な Pt と比較して非常に大きい大きい内因性の寄与が 50％

CuPtにおいて聞いていることが確認された。よってスキュー散乱が異符号方向に働いてい るのにもかかわらず、スピンホール角が増大した一因と考えられる。