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電界による磁性の制御

Research Project

Project/Area Number 14J08822
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山田 貴大  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords電界効果 / 強磁性金属 / スピントロニクス / 金属磁性
Outline of Annual Research Achievements

今年度は昨年度と同様に常磁性金属の強磁性化と磁性の電界効果の起源解明を目的とし、(1) 強磁性近接効果により強磁性化したPt超薄膜及び、(2)強磁性金属Co超薄膜に対して電界を印加した状態で分光測定を行った。実験はSPring-8のBL39XUとBL25XUを利用し、X線磁気円二色性(XMCD)とX線吸収分光法(XAS)を測定した。
まず、垂直磁気異方性を有するPd/Co/Pt/MgO試料において、Ptの誘導磁気モーメントの電界印加による変化を調査した。ゲート電圧を印加することでXMCD,XASスペクトルが変化し、総和則を用いた解析により正のゲート電圧(Ptの電子密度の増加に相当)をPt層に印加した際にPtの誘導磁気モーメントが減少していることが分かった。さらに、第一原理計算と照らし合わせることにより、この変化がフェルミ準位の変位と軌道混成の変化の両方から生じていることが明らかとなった。
次に、MgO/Co/Pt試料を用いて、Co層の有効スピン・軌道磁気モーメントに生じる変化を調査した。電界の印加により本試料のキュリー温度や磁気異方性が変調されることを電気輸送測定において確認した。一方分光測定においては、XMCD、XASスペクトルにゲート電圧の印加による変化が見られた。両者のスペクトルの積分値に総和則を適用して磁気モーメントの変化を見積もった。その結果、正のゲート電圧の印加によって、軌道磁気モーメントの面直成分は増加する一方で面内成分は減少し、有効スピン磁気モーメントの面直・面内成分はともに減少していることが分かった。今後は、第一原理計算と組み合わせて、電界によって各軌道に生じる変化およびそれらとキュリー温度や磁気異方性の変調との関係性に関して詳細な議論を行い、論文としてまとめていく予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Electrical control of superparamagnetism2017

    • Author(s)
      Kihiro T. Yamada, Tomohiro Koyama, Haruka Kakizakai, Kazumoto Miwa, Fuyuki Ando, Mio Ishibashi, Kab-Jin Kim, Takahiro Moriyama, Shimpei Ono, Daichi Chiba
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 013004-013004

    • DOI

      10.7567/apex.10.013004

    • NAID

      210000135726

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Switching local magnetization by electric-field-induced domain wall motion2016

    • Author(s)
      Haruka Kakizakai, Fuyuki Ando, Tomohiro Koyama, Kihiro Yamada, Masashi Kawaguchi, Sanghoon Kim, Kab-Jin Kim, Takahiro Moriyama, Daichi Chiba, and Teruo Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 9 Issue: 6 Pages: 063004-063004

    • DOI

      10.7567/apex.9.063004

    • NAID

      210000137938

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulation of the magnetic domain size induced by an electric field2016

    • Author(s)
      F. Ando, H. Kakizakai, T. Koyama, K. Yamada, M. Kawaguchi, S. Kim, K.-J. Kim, T. Moriyama, D. Chiba, and T. Ono
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 109 Issue: 2 Pages: 022401-022401

    • DOI

      10.1063/1.4955265

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electrical conduction mediated by fluorine atoms in pyrochlore fluorides RbV2F6 and CsV2F6 with mixed-valent V atoms2016

    • Author(s)
      Hiroaki Ueda, Kihiro Yamada, Hirotaka Yamaguchi, Yutaka Ueda, and Kazuyoshi Yoshimura
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Issue: 19

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.195168

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Electrically controlled magnetism in ferromagnetic Pt2017

    • Author(s)
      Kihiro Yamada
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrically controlled magnetism in ferromagnetic Pt2017

    • Author(s)
      Kihiro Yamada
    • Organizer
      Symposium on Surface and Nano Science 2017
    • Place of Presentation
      新富良野プリンスホテル
    • Year and Date
      2017-01-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pt層に誘起された磁気モーメントの電界による制御2016

    • Author(s)
      山田 貴大, 小山 知弘、Kim Sanghoon, 河口 真志, 安藤 冬希, 水野 隼翔, Kim Kab-Jin, 柿堺 悠, 森山 貴広, 三輪一元, 小野 新平、 鈴木 基寛、千葉大地、小野輝男
    • Organizer
      物理学会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical field modulation of magnetization in MgO/Co/Pt system2015

    • Author(s)
      K. Yamada, H. Kakizakai, T. Koyama, M. Kawaguchi, T. Moriyama, D. Chiba, T. Ono
    • Organizer
      2014 Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-11-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical field modulation of magnetization in MgO/Co/Pt structure2015

    • Author(s)
      K. Yamada, H. Kakizakai, T. Koyama, M. Kawaguchi, T. Moriyama, D. Chiba, T. Ono
    • Organizer
      応用物理学会 第74回学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electric field control of superparamagnetism in Ni/Cu system using electric double layer2015

    • Author(s)
      Kihiro Yamada, Haruka Kakizakai, Tomohiro Koyama, Shimpei Ono, Kazumoto Miwa, Masashi Kawaguchi, Daichi Chiba, and Teruo Ono
    • Organizer
      20th International Conference on Magnetism
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MgO/Co/Ptにおける磁気異方性の電界制御2015

    • Author(s)
      山田貴大, 柿堺悠, 島村一利, 河口真志, 深見俊輔, 石綿延行, 千葉大地, 小野輝男
    • Organizer
      ナノ学会 第12回大会
    • Place of Presentation
      京都大学 化学研究所
    • Year and Date
      2015-05-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni/Cu膜におけるCurie温度のNi膜厚依存性2015

    • Author(s)
      山田 貴大, 柿堺悠, 小山知弘, 小野新平, 三輪一元, 河口真志, 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
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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