高垂直磁気異方性金属薄膜を用いた超高速マグノントランジスタの実証
| Project/Area Number |
16J07881
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Applied materials
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
飯浜 賢志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, スピントロニクス研究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | スピン異常ホール効果 / 異常ホール効果 / スピン軌道トルク / 強磁性共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非磁性体/強磁性体の二層膜構造において非磁性体薄膜に面内電流を流すと非磁性体のスピンホール効果によって強磁性体薄膜へスピントルクを誘起できることが近年報告された。この効果を利用し強磁性体のダンピングの変調や磁化反転に用いる研究が近年盛んに行われている。スピンホール効果によって生成できるスピン流のスピンの向きは固定で常に面内方向を向く。この制限により、非磁性体/垂直磁化強磁性体の二層膜構造では垂直磁化膜のダンピングの変調やゼロ磁場での磁化反転が不可能になっている。一方で強磁性体特有の異常ホール効果を利用することでスピン流のスピンの向きを強磁性体の磁化の方向で制御することが可能になり、垂直磁化強磁性体のダンピング変調やゼロ磁場での反転ができることが期待される。本研究では、この強磁性体の異常ホール効果を用いたスピントルクの観測を試みた。本実験で用いた膜構成はCoFeB(強磁性体)/ Cu(非磁性体) /NiFe(強磁性体)の三層構造を用いた。CoFeB層の異常ホール効果によってスピン流が生成され、そのスピン流がNiFe層の強磁性共鳴スペクトル線幅を変調させることが期待される。線幅が面内電流によって変調されていることが観測され、CoFeB層の異常ホール効果によって生成されたスピン流によるスピントルクに起因していることがわかった。CoFeB層でのスピン流を生成する効率を評価したところ、非磁性重金属のスピンホール効果と同等の効率であった。この強磁性体の異常ホール効果を利用したスピントルクを用いることによって垂直磁化膜のゼロ磁場磁化反転やダンピングの変調、垂直磁化膜におけるスピン波伝搬(マグノントランジスタ等)への応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は異常ホール効果を用いたスピントルク生成に関する研究結果をまとめ、学術雑誌に投稿した。時間はかかったが受理され、出版することができた。当初実験はうまくいかなかったが、最終的にいい形にまとめられて期待以上の結果となった(S. Iihama et al. Nature Electronics 1, 120 (2018))。
また今年度は主にフランスで超短パルス光による高垂直磁気異方性材料の超高速磁化制御の研究をしてきた。長期間海外での研究生活をすることができていい経験になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究では面内磁化膜におけるダンピングの変調を観測した。垂直成分を持つスピン注入層を作製し、垂直磁化膜のダンピングを変調することが今後の課題である。またスピン流への変換効率が何によって決まっているのかもまだ明らかになっていないので、材料、組成等系統的に変えて評価することも今後の課題である。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Presentation] Observation of spin torque induced by anomalous Hall effect using spin-torque diode spectrum in magnetic tunnel junction2016
Author(s)
S. Iihama, K. Yakushiji, T. Taniguchi, H. Kubota, S. Tsunegi, S. Tamaru, Y. Shiota, Y. Suzuki, A. Fukushima, and S. Yuasa
Organizer
International workshop on spin transfer
Place of Presentation
Institut Jean Lamour, Nancy, France
Year and Date
2016-09-19
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Investigation of the spin-transfer torque generated by anomalous Hall effect2016
Author(s)
S. Iihama, K. Yakushiji, T. Taniguchi, H. Kubota, S. Tsunegi, S. Tamaru, Y. Shiota, Y. Suzuki, A. Fukushima, and S. Yuasa
Organizer
第７７回応用物理学会 秋季学術講演会
Place of Presentation
朱鷺メッセ, 新潟
Year and Date
2016-09-13
Related Report
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