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強磁性金属超薄膜における磁性の電界制御とその起源解明

Research Project

Project/Area Number 13J04681
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

河口 真志  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsスピントロニクス / 電界効果 / スピン軌道相互作用 / スピンオービットトルク / 多層膜 / 強磁性金属 / 磁性 / 界面 / 薄膜 / 表面・界面
Outline of Annual Research Achievements

近年、鉄に代表される強磁性金属に対して絶縁物質を通して電圧を印加することにより、その性質を変える研究が盛んに行われている。電圧の印加によって物質の性質が変わるこの現象は電界効果と呼ばれている。強磁性金属に対する電界効果についての研究報告は多数あるものの、その発生機構については未だに明らかになっていない部分も多い。
そこで、この研究課題では同じく強磁性金属について観測される電流誘起の有効磁場に着目して別の切り口から電界効果の研究を行った。この電流誘起の有効磁場は、強磁性金属を材料の一つとして用いて様々な金属を積層させた金属多層膜において観測される。一般的に金属に電流を流すと右ねじの法則から磁場が現れるが、ここでいう有効磁場はその大きさが右ねじの法則による磁場に比べて1桁から3桁大きい。有効磁場の発生機構には界面における電子の状態が深く関わっていると考えられる。そのため、電圧を印加したとき界面で生じる電界効果によって界面の電子の状態を変化させることでこの有効磁場が変化することが考えられる。この有効磁場の変化を通して界面における電子状態の変化と磁性の関係を明らかにし、電界効果の発生機構に迫ることが本研究の目的である。
本年度においては前年度までに確立した有効磁場測定方法を用い、電圧を印加しながら有効磁場測定を行う方法を考案し測定を行った。このとき電圧を金属多層膜に印加するために用いる絶縁物質としてイオン液体を用いることで、他の絶縁物質を用いた場合に比べてより大きい電界を印加できるようにした。その結果、電界効果によって有効磁場が変化することが明らかとなった。また、電界効果による変化は有効磁場に存在する二つの成分においてそれぞれ異なることがわかった。このことは強磁性金属多層膜における電界効果の理解を進めるものと期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Ferromagnetic resonance measurements in sub-nanometer Fe films2015

    • Author(s)
      H. Mizuno, T. Moriyama, M. Kawaguchi, M. Nagata, K. Tanaka, T. Koyama, D. Chiba, and T. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 8 Issue: 7 Pages: 073003-073003

    • DOI

      10.7567/apex.8.073003

    • NAID

      210000137585

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Layer thickness dependence of current induced effective fields in ferromagnetic multilayers2015

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, T. Moriyama, T. Koyama, D. Chiba and T. Ono
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 117

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 強磁性金属多層膜における電流誘起有効磁場のホール測定による決定2014

    • Author(s)
      河口 真志、 森山 貴広、 小野 輝男
    • Journal Title

      ナノ学会会報

      Volume: 13 Pages: 3-8

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Current-Induced Effective Fields Detected by Magnetotransport Measurements2013

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, K. Shimamura, S. Fukami, F. Matsukura, H. Ohno, T. Moriyama, D. Chiba, and T. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 6 Issue: 11 Pages: 113002-113002

    • DOI

      10.7567/apex.6.113002

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric Field Modulation of Magnetic Anisotropy in MgO/Co/Pt Structure2013

    • Author(s)
      K. Yamada, H. Kakizakai, K. Shimamura, M. Kawaguchi, S. Fukami, N. Ishiwata, D. Chiba, and T. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 6 Issue: 7 Pages: 73004-73004

    • DOI

      10.7567/apex.6.073004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Observation of Domain Wall Motion in Co/Pt Wire under Gate Electric Field2013

    • Author(s)
      H. Kakizakai, K. Yamada, M. Kawaguchi, K. Shimamura, S. Fukami, N. Ishiwata. D. Chiba and T. Ono
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 7R Pages: 70206-70206

    • DOI

      10.7567/jjap.52.070206

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 強磁性多層膜における電流誘起有効磁場の電界変調2016

    • Author(s)
      河口真志、森山貴広、水野隼翔、山田貴大、柿堺悠、小山知弘、 小野新平、三輪一元、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of anomalous Nernst effect on the determination of current induced effective fields2016

    • Author(s)
      河口真志、森山貴広、水野隼翔、山田貴大、柿堺悠、小山知弘、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      The Symposium on Surface and Nano Science 2016
    • Place of Presentation
      北海道富良野市 新富良野プリンスホテル
    • Year and Date
      2016-01-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fe超薄膜における電流誘起有効磁場のイオンゲートによる電界変調2015

    • Author(s)
      河口真志、森山貴広、水野隼翔、山田貴大、柿堺悠、小山知弘、小野新平、三輪一元、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 電流誘起有効磁場測定における熱の影響2015

    • Author(s)
      河口真志、森山貴広、水野隼翔、山田貴大、柿堺悠、小山知弘、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      第39回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属多層膜の電流誘起有効磁場測定におけるネルンスト効果の影響評価2015

    • Author(s)
      河口 真志, 森山 貴広, 小山知弘, 千葉大地, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Layer thickness dependence of current induced effective fields in ferromagnetic multilayers2014

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, T. Moriyama, D. Chiba, and T. Ono
    • Organizer
      The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
    • Place of Presentation
      ハワイ、ワイキキ、ヒルトンハワイアンビレッジ
    • Year and Date
      2014-11-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属多層膜における電流誘起有効磁場の電場効果2014

    • Author(s)
      河口真志,森山貴広 , 小山知弘,千葉大地,小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属多層膜における電流誘起の有効磁場2014

    • Author(s)
      河口真志,島村一利,深見俊輔,松倉文礼,大野英男
    • Organizer
      ナノ学会第12回大会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-05-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属薄膜における電流誘起有効磁場の膜厚依存性2014

    • Author(s)
      河口真志A、島村一利、深見俊輔、松倉文礼、大野英男、森山貴広、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属薄膜における電流誘起有効磁場の直流ホール測定による決定2013

    • Author(s)
      河口真志A、島村一利、深見俊輔、松倉文礼、大野英男、森山貴広、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2013秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学三島キャンパス(聴島県)
    • Year and Date
      2013-09-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of Rashba Effect and Spin Hall Effect by Hall Measurements In Ferromagnetic Metal Layers2013

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, K. Shimamura, S. Fukami, F. Matsukura, H. Ohno, T. Moriyama, D. Chiba and T. Ono
    • Organizer
      JEMS2013
    • Place of Presentation
      Rodos Palace(ロドス島, ギリシア)
    • Year and Date
      2013-08-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Electric field effect on magnetic properties in Fe ultra-thin film2013

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, K. Shimamura, S. Ono, S. Fukami, F. Matsukura, H. Ohno. D. Chibal. and T. Ono
    • Organizer
      MML2013
    • Place of Presentation
      京都リサーチパーク(京都府)
    • Year and Date
      2013-05-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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