以下、本発明の実施の形態につき、図面に� ��って具体的に説明する。
 本発明に係るハーフメタリック反強磁性体� ��、ニッケルヒ素型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱� ��、カルコパイライト型或いは岩塩型の結晶� ��造を有する金属間化合物であって、2種類以 上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲ ンとから構成されている。前記2種類以上の� �性元素には、有効d電子数が5より少ない磁性 元素と有効d電子数が5より多い磁性元素とが� ��まれ、前記2種類以上の磁性元素の有効d電� �数の総和は10或いは10に近い値である。ここ� ��、カルコゲンは、S、Se、Te及びPoの何れかの 元素である。一方、プニクトゲンは、N、As、 Sb及びBiの何れかの元素である。

 具体的には、2種類の遷移金属元素とカルコ ゲンとから構成され、組成式ABX ₂ (A及びBは遷移金属元素、Xはカルコゲン)で表� ��される。ここで、2種類の遷移金属元素は、 CrとFe、VとCo、TiとNi、CrとMn、CrとNi、TiとCo、C rとCo、VとFe及びVとNiの群より選ばれた何れか 1つの組合せである。又、2種類の遷移金属元� ��とプニクトゲンとから構成することも可能� ��あって、組成式ABX ₂ (A及びBは遷移金属元素、Xはプニクトゲン)で� ��わされる。ここで、2種類の遷移金属元素は 、MnとCo、CrとNi、VとMn及びFeとNiの群より選ば れた何れか1つの組合せである。
 3種類の遷移金属元素とカルコゲンとから構 成することも可能であって、3種類の磁性元� �は、CoとTiとCr、VとFeとNi、FeとMnとV、CrとMnと Co及びMnとVとCoの群より選ばれた何れか1つの� ��合せである。又、3種類の遷移金属元素Co、F e、Crとプニクトゲンとから構成することも可 能である。更に、4種類の遷移金属元素TiとCr� ��NiとFeとカルコゲンとから構成することも可 能である。

 上記本発明に係るハーフメタリック反強磁� ��体は、固相反応法により調製することが可� ��であって、調整工程においては、粉末化し� ��磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲン� ��を十分に混合した後、クオーツガラス管に� ��入して1000℃以上に加熱した後、アニール処 理を行なう。又、非平衡結晶構造を有するハ ーフメタリック反強磁性体、例えば閃亜鉛鉱 型(CrFe)S ₂ は、分子線エピタキシー法によって基板上に 結晶成長させる。

 上記本発明に係るハーフメタリック反強磁� ��体は、半導体を母体としたハーフメタリッ� ��反強磁性半導体の様に磁性イオンが母体中� ��析出した状態ではなく、カルコゲン或いは� ��ニクトゲンが磁性元素と互いに化学結合し� ��なる化合物であって、その結合は十分に強� ��、生成エネルギーの計算からも安定な化合� ��であると言える。尚、類似する多くの化合� ��(例えば、ニッケルヒ素型等の種々の結晶構 造を有する遷移金属カルコゲナイド)が安定� �存在することも知られている。
 又、磁性イオンとカルコゲン或いはプニク� ��ゲンとの化学結合が強いため、カルコゲン� ��いはプニクトゲンを介した磁性イオン間の� ��学結合も強い。ここで、磁気的結合は化学� ��合の内、磁気モーメントによるものであり� ��化学結合が強ければ、磁気的結合も強いと� ��える。従って、本発明に係るハーフメタリ� ��ク反強磁性体は、磁気的結合が強く、磁気� ��構造は安定であると言える。
 更に、本発明に係るハーフメタリック反強� ��性体は、上述の如く容易に調整することが� ��来る。

 ハーフメタリック反強磁性体は、フェル� ��面が100%スピン分極した物質であるので、ス ピントロニクス材料として有用である。又、 ハーフメタリック反強磁性体は、磁性を有し ないため外部の摂動に対して安定であると共 に、形状磁気異方性を生じないため電流やス ピン注入によるスピン反転が容易に実現でき る可能性が高く、高性能磁気メモリや磁気ヘ ッド材料等のより広い分野への応用が期待さ れる。

 例えば、MRAM(Magnetic Random Access Memory)への� �用が考えられる。
 反強磁性体においては、磁壁に相当する概� ��は反強磁性ドメイン境界(ドメインバウンダ リ)と称される。図37に示す如き磁気構造を有 する反強磁性体においては、上向きスピン及 び下向きスピンの順番が入れ替わる位置が反 強磁性ドメイン境界である。図中の左側から 電流を流すとドメインバウンダリで電子散乱 が起こるため、電気抵抗が大きくなる。特に ハーフメタリック反強磁性体においては、ハ ーフメタルであるという性質によってバウン ダリの左側と右側で金属的である電子スピン の向きが変わるので、原理的にはバウンダリ が存在すれば電流は流れなくなる。一方、バ ウンダリで電子散乱が起こるため、電子系に 運動量変化が生じるが、この運動量変化によ る力積はバウンダリ自体が電流から受ける力 となるため、バウンダリの移動が起こる。こ のバウンダリ移動現象を用いてMRAMを作製す� �ことが出来る。

第1実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(CrFe)Po ₂ で表わされる金属間化合物である。
 本発明者らは、本実施例の金属間化合物が� ��ーフメタリック反強磁性を有することを確� ��すべく第1原理電子状態計算を行なった。こ こで、第1原理電子状態計算の方法としては� �KKR(Korringa-kohn-Rostoker)法(グリーン関数法とも� ��ばれる)とCPA(Coherent-Potential Approximation:コヒ� ��レント・ポテンシャル近似)法とLDA(Local-Densi ty Approximation:局所密度近似)法とを組み合わ� �た公知のKKR-CPA-LDA法を採用した(月刊「化学� �業 Vol.53, No.4(2002)」pp.20-24、「システム/制� �/情報 Vol.48, No.7」pp.256-260)。

 図1は、カルコパイライト型(CrFe)Po ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。

 図中に実線で示す如く、下向きスピン電子� ��状態密度がゼロとなってバンドギャップGp� �形成され、該バンドギャップ中にフェルミ� �ネルギーが存在している。一方、上向きス� �ン電子の状態密度はフェルミエネルギー付� �でゼロよりも大きくなっている。この様に� �下向きスピン電子の状態は半導体としての� �質を示す一方、上向きスピン電子の状態は� �属としての性質を示しており、ハーフメタ� �ックが発現していると言える。
 又、カルコゲンであるPoは2価であるので、C r及びFeの有効d電子数はそれぞれ4個及び6個と なり、有効d電子数の総和は10となる。上向き スピン全電子状態密度及び下向きスピン全電 子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーま で積分した結果、両積分値が等しかったこと から、FeとCrが互いの磁気モーメントを打ち� �し合って全体として磁化が0になっていると� ��える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第2実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(CrFe)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図2は、カルコパイライト型(CrFe)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第3実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(CrFe)Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図3は、カルコパイライト型(CrFe)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第4実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(CrFe)Te ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図4は、カルコパイライト型(CrFe)Te ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第5実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(VCo)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図5は、カルコパイライト型(VCo)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるSは2価であるので、V及びCoの� �効d電子数はそれぞれ3個及び7個となり、有� �d電子数の総和は10となる。上向きスピン全� �子状態密度及び下向きスピン全電子状態密� �をそれぞれフェルミエネルギーまで積分し� �結果、両積分値が等しかったことから、Coと Vが互いの磁気モーメントを打ち消し合って� �体として磁化が0になっていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第6実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(VCo)Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図6は、カルコパイライト型(VCo)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。図中に実線で示す状態密度曲線から� ��ーフメタリックが発現していると言える。� ��、上向きスピン全電子状態密度及び下向き� ��ピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ� ��ルギーまで積分した結果、両積分値が等し� ��ったことから、全体として磁化が0になって いると言える。従って、本実施例の金属間化 合物はハーフメタリック反強磁性を有すると 言える。

第7実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��岩塩型の結晶構造を有し、組成式(CrFe)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図7は、岩塩型(CrFe)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第8実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��岩塩型の結晶構造を有し、組成式(VCo)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図8は、岩塩型(VCo)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。図中に実線で示す状態密度曲線から� ��ーフメタリックが発現していると言える。� ��、上向きスピン全電子状態密度及び下向き� ��ピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ� ��ルギーまで積分した結果、両積分値が等し� ��ったことから、全体として磁化が0になって いると言える。従って、本実施例の金属間化 合物はハーフメタリック反強磁性を有すると 言える。

第9実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��ニッケルヒ素型の結晶構造を有し、組成式( CrFe)Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図9は、ニッケルヒ素型(CrFe)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。
 又、反強磁性状態から常磁性状態に移行す� ��磁性転移温度(ネール温度)を計算すると、10 94Kであった。ここで、ネール温度は、クラス ター(Cluster)近似を用いた公知の方法によって 算出した(J.Phys.:Condens. Matter 19(2007)365233)。

第10実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��ウルツ鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrFe)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図10は、ウルツ鉱型(CrFe)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第11実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��ウルツ鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrFe)S e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図11は、ウルツ鉱型(CrFe)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第12実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(FeCr)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図12は、閃亜鉛鉱型(FeCr)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はFeの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCrの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。又、ネール温度を計算すると、1016K であった。

第13実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrFe)S e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図13は、閃亜鉛鉱型(CrFe)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。又、ネール温度を計算すると、926K� ��あった。

第14実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrFe)T e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図14は、閃亜鉛鉱型(CrFe)Te ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はFeの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。又、ネール温度を計算すると、640K� ��あった。

第15実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(MnCr)T e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図15は、閃亜鉛鉱型(MnCr)Te ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCrの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるTeは2価であるので、Mn及びCrの 有効d電子数はそれぞれ5個及び4個となり、有 効d電子数の総和は9となる。上向きスピン全� ��子状態密度及び下向きスピン全電子状態密� ��をそれぞれフェルミエネルギーまで積分し� ��結果、両積分値が僅かに異なっていたこと� ��ら、磁化が僅かに残っていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��、ハーフメタリックフェリ磁性を有すると� ��える。尚、Mn及びCrの濃度を調整すれば反強 磁性を有するものを得ることが出来る。

第16実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(TiCo)T e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図16は、閃亜鉛鉱型(TiCo)Te ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はTiの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるTeは2価であるので、Ti及びCoの 有効d電子数はそれぞれ2個及び7個となり、有 効d電子数の総和は9となる。上向きスピン全� ��子状態密度及び下向きスピン全電子状態密� ��をそれぞれフェルミエネルギーまで積分し� ��結果、両積分値が僅かに異なっていたこと� ��ら、磁化が僅かに残っていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��、ハーフメタリックフェリ磁性を有すると� ��える。尚、Ti及びCoの濃度を調整すれば反強 磁性を有するものを得ることが出来る。

第17実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(TiNi)P o ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図17は、閃亜鉛鉱型(TiNi)Po ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はTiの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はNiの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。尚、第1原理電子状態計算の方法と� �ては、KKR-CPA-LDA法に代えて、電子間相互作用 に対して補正が施されたLDA+U法と称される公� ��の方法を採用した。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるPoは2価であるので、Ti及びNiの 有効d電子数はそれぞれ2個及び8個となり、有 効d電子数の総和は10となる。上向きスピン全 電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密 度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分し た結果、両積分値が等しかったことから、Ni� ��Tiが互いの磁気モーメントを打ち消し合っ� �全体として磁化が0となっていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第18実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(TiNi)S e ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図18及び図19は、閃亜鉛鉱型(TiNi)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしており、図18は格子定数aを11.03、図 19は10.90に設定したときのものである。図中� �実線は全状態密度、点線はTiの3d軌道位置で� ��局所状態密度、破線はNiの3d軌道位置での局 所状態密度を表わしている。格子定数aを何� �の値に設定した場合においても、図中に実� �で示す状態密度曲線からハーフメタリック� �発現していると言える。又、上向きスピン� �電子状態密度及び下向きスピン全電子状態� �度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分� �た結果、両積分値が等しかったことから、� �体として磁化が0になっていると言える。従� ��て、本実施例の金属間化合物はハーフメタ� ��ック反強磁性を有すると言える。

第19実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(VCo)Po ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図20は、閃亜鉛鉱型(VCo)Po ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。尚、第1原理電子状態計算の方法とし ては、KKR-CPA-LDA法に代えてLDA+U法を採用した� �図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� �タリックが発現していると言える。又、上� �きスピン全電子状態密度及び下向きスピン� �電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギ� �まで積分した結果、両積分値が等しかった� �とから、全体として磁化が0になっていると� ��える。従って、本実施例の金属間化合物は� ��ーフメタリック反強磁性を有すると言える� ��

第20実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(VCo)S ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図21は、閃亜鉛鉱型(VCo)S ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。図中に実線で示す状態密度曲線から� ��ーフメタリックが発現していると言える。� ��、上向きスピン全電子状態密度及び下向き� ��ピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ� ��ルギーまで積分した結果、両積分値が等し� ��ったことから、全体として磁化が0になって いると言える。従って、本実施例の金属間化 合物はハーフメタリック反強磁性を有すると 言える。又、ネール温度を計算すると、1025K� ��あった。

第21実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(VCo)Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図22は、閃亜鉛鉱型(VCo)Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。図中に実線で示す状態密度曲線から� ��ーフメタリックが発現していると言える。� ��、上向きスピン全電子状態密度及び下向き� ��ピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ� ��ルギーまで積分した結果、両積分値が等し� ��ったことから、全体として磁化が0になって いると言える。従って、本実施例の金属間化 合物はハーフメタリック反強磁性を有すると 言える。又、ネール温度を計算すると、880K� �あった。

第22実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(VCo)Te ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図23は、閃亜鉛鉱型(VCo)Te ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はVの3d軌道位置での局所状態密度、破� �はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし� ��いる。図中に実線で示す状態密度曲線から� ��ーフメタリックが発現していると言える。� ��、上向きスピン全電子状態密度及び下向き� ��ピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ� ��ルギーまで積分した結果、両積分値が等し� ��ったことから、全体として磁化が0になって いると言える。従って、本実施例の金属間化 合物はハーフメタリック反強磁性を有すると 言える。又、ネール温度を計算すると、759K� �あった。

第23実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��ニッケルヒ素型の結晶構造を有し、組成式( MnCo)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図24は、ニッケルヒ素型(MnCo)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、プ� ��クトゲンであるNは3価であるので、Mn及びCo� ��有効d電子数はそれぞれ4個及び6個となり、� ��効d電子数の総和は10となる。上向きスピン� ��電子状態密度及び下向きスピン全電子状態� ��度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分� ��た結果、両積分値が等しかったことから、C oとMnが互いの磁気モーメントを打ち消し合っ て全体として磁化が0になっていると言える� �
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第24実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(MnCo)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図25は、閃亜鉛鉱型(MnCo)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第25実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrNi)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図26は、閃亜鉛鉱型(CrNi)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はNiの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、Nは 3価であるので、Cr及びNiの有効d電子数はそれ ぞれ3個及び7個となり、有効d電子数の総和は 10となる。上向きスピン全電子状態密度及び� ��向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェ� ��ミエネルギーまで積分した結果、両積分値� ��等しかったことから、NiとCrが互いの磁気モ ーメントを打ち消し合って全体として磁化が 0になっていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第26実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(FeNi)A s ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図27は、閃亜鉛鉱型(FeNi)As ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はFeの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はNiの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。尚、第1原理電子状態計算の方法と� �ては、KKR-CPA-LDA法に代えてLDA+U法を採用した� ��
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、プ� ��クトゲンであるAsは3価であるので、Fe及びNi の有効d電子数はそれぞれ5個及び7個となり、 有効d電子数の総和は12となる。上向きスピン 全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態 密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分 した結果、両積分値が僅かに異なっていたこ とから、磁化が僅かに残っていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリックフェリ磁性を有すると言� ��る。

第27実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��ウルツ鉱型の結晶構造を有し、組成式(MnCo)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図28は、ウルツ鉱型(MnCo)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第28実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��岩塩型の結晶構造を有し、組成式(MnCo)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図29は、岩塩型(MnCo)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第29実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(MnCo)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図30は、カルコパイライト型(MnCo)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はMnの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はCoの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第30実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��カルコパイライト型の結晶構造を有し、組� ��式(CrNi)N ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図31は、カルコパイライト型(CrNi)N ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線はCrの3d軌道位置での局所状態密度、破� ��はNiの3d軌道位置での局所状態密度を表わし ている。図中に実線で示す状態密度曲線から ハーフメタリックが発現していると言える。 又、上向きスピン全電子状態密度及び下向き スピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエ ネルギーまで積分した結果、両積分値が等し かったことから、全体として磁化が0になっ� �いると言える。従って、本実施例の金属間� �合物はハーフメタリック反強磁性を有する� �言える。

第31実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(CrMn _0.5 Co _0.5 )Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図32は、閃亜鉛鉱型(CrMn _0.5 Co _0.5 )Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線及び2種類の破線はそれぞれCr、Mn及びCo� ��3d軌道位置での局所状態密度を表わしてい� �。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるSeは2価であるので、Mn及びCoの 有効d電子数はそれぞれ5個及び7個となり、Mn _0.5 Co _0.5 の有効d電子数は6個となる。又、Crの有効d電� ��数は4個であるので、有効d電子数の総和は10 となる。上向きスピン全電子状態密度及び下 向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェル ミエネルギーまで積分した結果、両積分値が 等しかったことから、CrとMn及びCoとが互いの 磁気モーメントを打ち消し合って全体として 磁化が0となっていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

第32実施例
 本実施例のハーフメタリック反強磁性体は� ��閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、組成式(Ti _0.5 Cr _0.5 Fe _0.5 Ni _0.5 )Se ₂ で表わされる金属間化合物である。
 図33は、閃亜鉛鉱型(Ti _0.5 Cr _0.5 Fe _0.5 Ni _0.5 )Se ₂ について第1原理電子状態計算を行なうこと� �より得られた反強磁性状態での状態密度曲� �を表わしている。図中の実線は全状態密度� �点線、2種類の破線及び一点鎖線はそれぞれF e、Ni、Ti及びCrの3d軌道位置での局所状態密度 を表わしている。
 図中に実線で示す状態密度曲線からハーフ� ��タリックが発現していると言える。又、カ� ��コゲンであるSeは2価であるので、TiとCrの有 効d電子数はそれぞれ2個と4個となり、Ti _0.5 Cr _0.5 の有効d電子数は3個となる。一方、FeとNiの有 効d電子数はそれぞれ6個と8個となり、Fe _0.5 Ni _0.5 の有効d電子数は7個となる。従って、TiとCrと NiとFeの有効d電子数の総和は10となる。上向� �スピン全電子状態密度及び下向きスピン全� �子状態密度をそれぞれフェルミエネルギー� �で積分した結果、両積分値が等しかったこ� �から、Ni及びFeとTi及びCrとが互いの磁気モー メントを打ち消し合って全体として磁化が0� �なっていると言える。
 以上の結果から、本実施例の金属間化合物� ��ハーフメタリック反強磁性を有すると言え� ��。

 図34乃至図36は、上述の第1実施例乃至第30実 施例の金属間化合物を含め、種々の金属間化 合物ABX ₂ についての第1原理電子状態計算の結果を表� �している。図表中の“HM”及び“M”は夫々� �ハーフメタリック及び通常金属であること� �表わしている。“AF”、“F”、“Ferri”及び “NM”は夫々、反強磁性、強磁性、フェリ磁� ��及び非磁性であることを表わしている。金� ��間化合物が反強磁性及び強磁性の何れの磁� ��構造を有しているかは、第1原理電子状態計 算から得られる強磁性状態及び反強磁性状態 での状態密度曲線から各状態での電子の運動 エネルギーの総和を算出することによって判 別することが出来る。即ち、電子の運動エネ ルギーの総和が最も小さい状態が最も安定な 状態であり、金属間化合物は、最も安定な状 態の磁気構造を有していると言える。又、“ a”は格子定数、“muB”はμ _B (ボーア磁子)、“E_form”は化合物の生成エネ� ��ギー、“E_order”は規則化エネルギー、“TN� ��はネール温度、“Cl.App”はネール温度の算� ��方法としてクラスター(Cluster)近似を用いた� ��法を採用したことを表わしている。更に、� ��latt. const. default”は、各イオンのイオン半 径から決まる体積に対応した格子定数を用い たことを表わしている。更に又、例えば“lat t. const. default=10.928a.u.”は格子定数を10.928に 設定したこと、“latt. const. CrTe=7.83a.u.”は� �CrTeの格子定数を7.83に設定したこと、“latt.� �const. of CrSe”は、CrSeの格子定数を用いたこ とを表わしている。

 例えばCrFeSe ₂ については、上述の如くカルコゲンであるSe� ��2価であるのでCrとFeの有効d電子数はそれぞ� ��4個及び6個であり、有効d電子数の和は10と� �る。CrFeSe ₂ は、図表に示す如く、ニッケルヒ素型、閃亜 鉛鉱型、ウルツ鉱型、岩塩型及びカルコパイ ライト型の何れの結晶構造を有する場合であ っても、ハーフメタリック反強磁性を示して いる。
 又、ニッケルヒ素型CrFeSe ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeTe ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoTe ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeS ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoS ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeSe ₂ 及び閃亜鉛鉱型VCoSe ₂ のネール温度は夫々、1094K、640K、759K、1016K、 1025K、926K及び880Kと室温よりも遥かに高い値� �なっている。反強磁性ハーフメタリック半� �体のネール温度は、高いもので数百K、低い� ��ので数十Kであり、ニッケルヒ素型CrFeSe ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeS ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoS ₂ 及び閃亜鉛鉱型CrFeSe ₂ によれば、反強磁性ハーフメタリック半導体 を上回るネール温度を得ることが出来る。上 記7つの金属間化合物以外の金属間化合物に� �いても、室温を超えるネール温度が得られ� �ものと考えられる。
 図表に示す如く、第1原理電子状態計算を行 なった金属間化合物の中には、フェリ磁性を 示すものが含まれているが、磁性元素の濃度 等の条件を調整することによって反強磁性が 発現する可能性は高いと考えられる。

 尚、図表に示す金属間化合物の内、ニッケ� ��ヒ素型CrFeSe ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeTe ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoTe ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeS ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoS ₂ 、閃亜鉛鉱型CrFeSe ₂ 、閃亜鉛鉱型VCoSe ₂ 、ウルツ鉱型CrFeS ₂ 、ウルツ鉱型CrFeSe ₂ 、岩塩型CrFeS ₂ 、カルコパイライト型CrFeTe ₂ 、カルコパイライト型CrFeS ₂ 、カルコパイライト型VCoS ₂ 、カルコパイライト型CrFeSe ₂ 、カルコパイライト型VCoSe ₂ 及びカルコパイライト型CrFePo ₂ は、エネルギー的に極めて安定に存在すると 共に、十分に高いネール温度が得られ、然も 無害な物質であるので、ハーフメタリック反 強磁性体として有望であると考えられる。

 又、本発明者らは、カルコゲンX(XはSe、Po、 Te或いはS)を含む閃亜鉛鉱型Co(Ti _0.5 Cr _0.5 )X ₂ 、閃亜鉛鉱型V(Fe _0.5 Ni _0.5 )X ₂ 、閃亜鉛鉱型(Ti _0.5 Cr _0.5 )(Ni _0.5 Fe _0.5 )X ₂ 、閃亜鉛鉱型Fe(Mn _0.5 V _0.5 )X ₂ 、閃亜鉛鉱型Cr(Mn _0.5 Co _0.5 )X ₂ 、閃亜鉛鉱型(Mn _0.5 V _0.5 )(Co _0.5 Mn _0.5 )X ₂ 、ニッケルヒ素型Co(Ti _0.5 Cr _0.5 )X ₂ 、ニッケルヒ素型V(Ni _0.5 Fe _0.5 )X ₂ 、ニッケルヒ素型(Ti _0.5 Cr _0.5 )(Ni _0.5 Fe _0.5 )X ₂ 、カルコパイライト型Co(Ti _0.5 Cr _0.5 )X ₂ 、カルコパイライト型V(Ni _0.5 Fe _0.5 )X ₂ 、カルコパイライト型(Ti _0.5 Cr _0.5 )(Ni _0.5 Fe _0.5 )X ₂ 、ウルツ鉱型V(Fe _0.5 Mn _0.5 )X ₂ 、ウルツ鉱型(V _0.5 Mn _0.5 )(Mn _0.5 Co _0.5 )X ₂ 、及び岩塩型Co(Ti _0.5 Cr _0.5 )X ₂ についても第1原理電子状態計算を行ない、� �れの金属間化合物もハーフメタリック反強� �性を有することを確認した。更に、プニク� �ゲンを含む閃亜鉛鉱型Co(Fe _0.5 Cr _0.5 )N ₂ についても第1原理電子状態計算を行ない、� �ーフメタリック反強磁性を有することを確� �した。
 尚、2種類以上の磁性元素とカルコゲン或い はプニクトゲンとの組合せとしては、第1原� �電子状態計算を行なった上記組合せ以外で� �っても、ハーフメタリック反強磁性が発現� �る可能性があると考えられる。

 上述の如く、本発明に係るハーフメタリ� ��ク反強磁性体は、化学的に安定で、然もネ� ��ル温度が室温よりも遥かに高く安定な磁気� ��造を有している。従って、該ハーフメタリ� ��ク反強磁性体を用いたデバイスは、室温で� ��定した動作を行なうことが出来る。