課題番号 ：S-20-OS-0048　
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：強いスピン軌道相互作用を活かした酸化物スピントロニクス　
Program Title (English) ：Oxide spintronics utilizing strong spin-orbit coupling
利用者名（日本語） ：堀惣介, 上田浩平, 松野丈夫
Username (English) ：Sosuke Hori, Kohei Ueda, Jobu Matsuno
所属名（日本語） ：大阪大学大学院理学研究科物理学専攻
Affiliation (English) ：Department of Physics, Graduate School of Science, Osaka University

１．概要（Summary ）
強いスピン-軌道相互作用を持つ5d遷移金属酸化物がスピン流を生成・制御する有望な構成要素となっている。イリジウム酸化物薄膜を微細加工によりデバイス化してそのスピン流物性を評価する。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S16 SIMS付カウフマン型イオンミリング装置

【実験方法】
上記装置を用いてイリジウム酸化物と強磁性金属の界面を持つ二層膜SrIrO3/Co20Fe60B20のデバイス加工を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
5d遷移金属酸化物の代表であるイリジウム酸化物の中でも、ペロブスカイト構造を持つSrIrO3 (以下、SIO)は、スピン-軌道モット絶縁体や半金属絶縁体転移のような多彩な物性を示すことで知られている。本報告では、SIOの新たな一面であるスピン流物性を開拓するためにスピンホール磁気抵抗効果 (spin Hall magnetoresistance, SMR)の観測を行った。パルスレーザー堆積法によりDyScO3基板上にSIO薄膜を成膜し、マグネトロンスパッタ法でCoFeB (以下、CFB)を蒸着し2層膜SIO/CFBを作製した。次に、フォトリソグラフィーと装置S16を用いたミリングによりFig. 1(a)に示すホールバー構造を持つデバイスを作製した。
SMRは、SIOから誘起されるスピン流とCFBの磁化との相互作用によって起こる現象である。スピン流は、スピン-軌道相互作用が強い非磁性体に電流を流すことで生成される（スピンホール効果）。Fig. 1(b)にSMRの測定結果を示す。1.35 Tの外部磁場中において試料を回転させることで磁気抵抗を検出している。磁化が膜面に垂直であるz方向（0, 180°）、膜面内で電流方向と直交するy方向（90, 270°）に各々向くことでスピン流の吸収と反射とのバランスが変化することが磁気抵抗に反映されている。このように、5dイリジウム酸化物SIOを用いたSMR観測に初めて成功した。本成果は、春の応用物理学会で発表予定である [詳細は以下参照]。

４．その他・特記事項（Others）
装置使用方法に関してご説明頂きました大阪大学分子・物質合成PFの支援員の方に感謝致します。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 堀惣介, 上田浩平, 松野丈夫、 第68回応用物理学会春季学術講演会, 令和3年3月19日発表予定

６．関連特許（Patent）
なし