負の磁気抵抗効果、非磁性の導電性物質で初観測：発現メカニズムも明らかに（1/2 ページ）

物質・材料研究機構（NIMS）を中心とした研究グループは、非磁性の導電性物質であるパラジウム−コバルト酸化物に、「負の磁気抵抗効果」があることを発見した。普遍的な現象であることも確認した。新たなセンサー素子などの開発につながる可能性が高い。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

　物質・材料研究機構（NIMS）の量子物性グループとアメリカ強磁場研究所、オランダ強磁場研究所、首都大学東京、及び京都大学らによる研究グループは2016年3月、非磁性の導電性物質であるパラジウム−コバルト酸化物（PdCoO₂）に、「負の磁気抵抗効果」があることを発見したと発表した。他の姉妹物質でも同様の現象を確認しており、普遍的な現象であることが分かった。新たなセンサー素子などの開発につながる可能性が高い。

　物質の導電性が、磁場によって変化する磁気抵抗効果を応用した事例としては、ハードディスクなどがある。一般的には、磁場によって電気抵抗が増加する「正の磁気抵抗効果」を利用したものがほとんどである。これに対し負の磁気抵抗効果は、磁場によって伝導電子が一段と動きやすくなる現象である。ところがこの現象は、これまで理論的示唆にとどまっており、伝導電子を含む通常金属では、実際に観測されたことがないという。

　研究グループは、負の磁気抵抗効果を研究するに当たって、PdCoO₂という非磁性の導電性物質に着目した。この酸化物は、導電性が極めて高いパラジウム層と、コバルト−酸素で構成される層を互いに並べた積層構造となっている。

左（a）はパラジウム−コバルト酸化物の結晶構造。右上（b）はパラジウム層を上から見た図。右下（c）は試作したパラジウム−コバルト酸化物の結晶 出典：NIMS

　今回試作したPdCoO₂の単結晶には、測定用の端子を設けており、磁場をかけて層間の電気抵抗を測定した。磁場をパラジウム伝導面に対して垂直方向にかけていくと、電気抵抗が単調にマイナス方向へと減少していく、負の磁気抵抗効果を観測することができた。磁場を30テスラまでかけると、電気抵抗は磁場がない時に比べて70％も小さくなることが分かった。

パラジウム-コバルト酸化物の磁気抵抗効果を示す測定結果 出典：NIMS