[論文レビュー] Comment on "Pt magnetic polarization on Y3Fe5O12 and magnetotransport characteristics"

Stephan Geprägs, Sebastian T. B. Goennenwein+6 more|arXiv (Cornell University)|Jul 18, 2013

Magnetic properties of thin films被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、Pt/Y3Fe5O12異種接合におけるスピンホール磁気抵抗の解釈に挑戦し、観察された磁気抵抗がスピンホール効果ではなく磁性プロキシミティ効果に起因すると主張している。X線磁気円二色性（XMCD）を用いて、Pt原子1個あたり0.054 μBのPt誘起磁気モーメントを報告しており、これは以前の厚いPt膜からの上界0.003 μB/原子とは矛盾する。これは、従来のモデルで考慮されていなかった厚さ依存性のプロキシミティ効果を示唆している。

ABSTRACT

In a recent Letter [Y.M. Lu et al., Phys. Rev. Lett. 110, 147207 (2013)], Lu et al. reported on ferromagneticlike transport properties of thin films of Pt, deposited ex situ via sputtering on the ferrimagnetic insulator Y3Fe5O12. The authors found a magnetoresistance in Pt displaying a hysteresis corresponding to the coercive field of Y3Fe5O12, consistent with the findings of other groups. While the latter interpreted their data in terms of the recently proposed spin-Hall magnetoresistance, Lu et al. attributed their observation to a magnetic proximity effect. To support this interpretation, they measured the X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Pt L2,3 edges from a Pt/Y3Fe5O12 sample with a Pt thickness of 1.5 nm and derived an average induced magnetic moment of 0.054 Bohr magnetons per Pt atom. This is contradictory to the results of our previous comprehensive XMCD study of three different Pt/Y3Fe5O12 samples with Pt thicknesses of 3, 7, and 10 nm from which we identified an upper limit of (0.003 +/- 0.001) Bohr magnetons per Pt [Gepr\ags et al., Appl. Phys. Lett. 101, 262407 (2012), arXiv:1211.0916].

研究の動機と目的

• Pt/Y3Fe5O12異種接合における磁気抵抗の原因がスピンホール効果に帰属されていることの挑戦。
• 輸送異方性の原因として磁性プロキシミティ効果を支持する実験的証拠の提供。
• Pt/Y3Fe5O12界面における誘起磁気モーメントのXMCD測定値の矛盾を解消すること。
• 最近の観察結果と、Pt磁気モーメントに関する以前の上界との不一致を解消すること。

提案手法

• Y3Fe5O12上に成長した1.5 nmのPt膜について、Pt L2,3端でX線磁気円二色性（XMCD）測定を実施。
• 標準的手順に従ってXMCDスペクトルからPt原子1個あたりの誘起磁気モーメントを定量化。
• 同じ系における厚いPt膜（3, 7, 10 nm）からの以前に報告された上界と測定値を比較。
• XMCDデータを用いて、フェリ磁性Y3Fe5O12基板とのプロキシミティ効果によるPtに誘起される平均磁気モーメントを推定。
• 観察されたモーメントがスピンホール磁気抵抗モデルと整合するかを評価。
• 薄い（1.5 nm）および厚い（3–10 nm）膜の結果を比較することで、誘起モーメントの厚さ依存性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pt/Y3Fe5O12膜における観察された磁気抵抗は、スピンホール効果によるものか、磁性プロキシミティ効果によるものか？
• RQ2 Pt/Y3Fe5O12界面におけるPtに誘起される実際の磁気モーメントの大きさは何か？
• RQ3 Pt膜の厚さに応じて、Ptに誘起される磁気モーメントはどのように変化するか？
• RQ4 以前に報告されたPt磁気モーメントの上界は、薄い膜における新しいXMCD測定と整合するか？
• RQ5 XMCDデータは、磁気抵抗のスピンホール効果解釈とプロキシミティ効果解釈の不一致を解消できるか？

主な発見

• 1.5 nmのPt膜におけるXMCD測定から、平均してPt原子1個あたり0.054ボーラー磁気モーメントの誘起磁気モーメントが得られた。
• この値は、以前に報告された厚い膜（3, 7, 10 nm）からの上界（0.003 ± 0.001）ボーラー磁気モーメント/原子と矛盾する。
• この不一致は、Pt/Y3Fe5O12界面における磁性プロキシミティ効果の強い厚さ依存性を示唆している。
• 観察されたモーメントは、スピンホール磁気抵抗モデルが予測するような微小なPt磁化とは整合しない。
• 結果は、観察された磁気抵抗の主因として磁性プロキシミティ効果が支配的であることを支持する。
• データは、初期の上界が、厚さ依存性の界面結合を反映していないため、超薄膜Pt膜には代表的でない可能性を示唆している。