課題番号 ：S-16-NI-21
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：SrTiO3(100)基板上へのホイスラー合金Fe3Si薄膜の室温規則化
Program Title (English) ：Room-temperature structural ordering of Fe3Si films on SrTiO3(100)
利用者名（日本語） ：山田晋也1), 浜屋宏平1), 壬生攻2)
Username (English) ：Shinya Yamada1), Kohei Hamaya1), Ko Mibu2)
所属名（日本語） ：1)大阪大学大学院基礎工学研究科, 2)名古屋工業大学大学院工学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Engineering Science, Osaka University, 2) Nagoya Institute of Technology

１．概要（Summary ）
我々はこれまで、ホイスラー合金とIV族半導体材料であるゲルマニウム(Ge)が(111)面で原子配列が完全に一致することに着目し、分子線エピタキシー(MBE)法を用いて様々な種のホイスラー合金薄膜の室温規則化に成功してきた[1,2]。ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)は、(100)面においてはSrO面とTiO2面の原子面が存在しており、特にSrO面はホイスラー合金(100)面の原子配列と完全に一致する。今回、その事実に着目し、SrTiO3(100)基板上へのホイスラー合金Fe3Si薄膜の室温規則化に成功した。
２．実験（Experimental）
表面洗浄したSrTiO3(100)ステップ基板を超高真空MBE装置に投入し、500ºCで一時間加熱処理を行い、基板表面を清浄化した。基板温度を室温まで下げた後、Fe,Siをクヌーセンセルを用いて同時蒸着し、Fe3Si薄膜を形成した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
作製したFe3Si薄膜の57Feメスバウアースペクトルを図1に示す。周辺環境(再隣接原子)が異なる7つのFeサイトを仮定してフィッティングを行うと、実線のような結果が得られた。理想的なD03規則構造をもつFe3Siでは、4つのFe原子と4つのSi原子に囲まれたFe(I)(Site 1)と、8つのSi原子に囲まれたFe(II)(Site 2)が66.6%:33.3%の割合で存在する。今回作製したFe3Si薄膜では、Fe(I)とFe(II)の割外が25.4%:24.2%となり、約40 %のFeがD03規則構造の形成に寄与していると見積もられる。この結果は、原子マッチングを利用したMBE技術を用いると、SrTiO3(100)基板上でもホイスラー合金は室温規則化することを示唆している。

図1. SrTiO3(100)上に室温エピタキシャル成長させたFe3Si薄膜の57Feメスバウアースペクトル

４．その他・特記事項（Others）
【謝辞】
本研究の一部は、科研費・基盤研究(A)(No 25246020, 16Η02333)および科研費・新学術領域研究「ナノスピン変換科学」(No. 26103003)の支援を受けた。
【参考文献】
[1] S. Yamada et al., Phys. Rev. B 86, 174406 (2012).
[2] S. Yamada et al., Appl. Phys. Lett. 105, 071601 (2014).
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 金澤和哉, 山田晋也, 金島岳, 壬生攻, 浜屋宏平, 公益社団法人日本金属学会2016年秋期(第159回)講演大会, 平成28年9月23日.
６．関連特許（Patent）
なし