課題番号 ：S-17-KU-0046
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：XPSによるYIG上極薄金属の酸化状態評価
Program Title (English) ：Evaluation of oxidation state for ultra-thin metallic layer on YIG by XPS
利用者名（日本語） ：中村遼平1), 中田記矢1),新村拓未1),李厚霖1),鐘永師1),湯浅裕美1)2)
Username (English) ：R. Nakamura1), M. Nakata1), T. Niimura1), L. Houlin1), Z. Yongshi1）, H. Yuasa1）2)
所属名（日本語） ：1) 九州大学工学部電気情報工学科／九州大学大学院システム情報科学府／九州大学大学院システム情報科学研究院, 2) PRESTO，JST
Affiliation (English) ：1) Kyushu University, 2) PRESTO，JST

１．概要（Summary ）
酸化物フェリ磁性体Fe5Y3O12（YIG）と非磁性金属を組み合わせた系で、スピンゼーベック起電力の増大を目指している。非磁性金属には大きなスピンホール角、YIGとの界面には大きなスピンミキシングコンダクタンスが求められているが、非磁性金属が酸化されやすい材料であった場合は、その酸化によって両パラメータが減衰してしまう可能性がある。
　そこで、非磁性金属がYIGとの界面で酸化しているか否かをXPSにより評価したところ、Taでは大きく酸化されていることが分かった。WはTaに比べて酸化されておらず、界面にWを配置すると起電力が上がる。このことから、非磁性金属の酸化を抑制するとスピンゼーベック起電力が上がることが明らかとなった。

２．実験（Experimental）
　島津製作所製　AXIS-ULTRAにより、YIG基板/非磁性金属/Alキャップから成るサンプルにおいて、非磁性金属の酸化程度を評価した。非磁性金属は、TaW合金、Ta/TaW合金、W/TaW合金の3種で比較した。表面に配したAlは、大気暴露時の酸化防止層であり、これによって非磁性酸化層の最表面は酸化されないことを確かめた。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　Fig. 1にスピンゼーベック起電力とXPSの結果を示す。スピンゼーベック起電力はYIG基板/TaW 5nm、YIG基板/Ta 0.5nm/TaW 4.5nm、YIG基板/W 0.5nm/TaW 4.5nmで測定した。Ta挿入で起電力は下がり、W挿入で起電力は増加する。
　それぞれに対しXPSスペクトルを見ると、どのサンプルにおいてもTaが酸化し、Wでは酸化が進んでいないことが分かる。このことから、酸化のしにくい材料をYIGとの界面に配置することで、スピンゼーベック起電力を向上できることが分かった。
　

４．その他・特記事項（Others）
藤ヶ谷先生、どうもありがとうございました。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Hiromi Yuasa, Fumiya Nakata, Ryohei Nakamura and Yuichiro Kurokawa, J. Phys. D: Appl. Phys. 51 134002 (2018).
(2) Ryohei Nakamura、Fumiya Nakata、Takumi Niimura、Kurokawa Yuichiro、Hiromi Yuasa 第65回応用物理学会春季学術講演会，平成30年3月17日

６．関連特許（Patent）
　なし。