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Spin-polarization of nonmagnetic metal using antiferromagnet

Research Project

Project/Area Number 17K18991
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Materials engineering and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Shiratsuchi Yu  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70379121)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) Moriyama Takahiro  国立大学法人 京都大学, 化学研究所, 准教授
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
KeywordsCr2O3 / Pt / スピン偏極 / ホール効果 / XMCD / 反強磁性 / 重金属 / 交換結合 / スピントロニクス / 常磁性
Outline of Final Research Achievements

Towawrd the fabrication of magnetic material without using ferromagnetic element, the spin polarization of Pt with the strong spin-orbit interaction on the Cr2O3(0001) with the surface magentization was explored. The Hall measurements, the high-sensitive detection method was adopted to detec the spin polarization of Pt. Above 300 K, i.e. the Neel temperature of Cr2O3, the obvious non-linear Hall effect was observed. Compared with the X-ray magnetic circular dichroism results, the observed non-linear Hall effect coupled with neither the Pt spin polarization nor the intrefacial uncompensatad Cr spins. THe results implies that the new-type Hall effect was induced at the Pt/Cr2O3 interface.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性材料は発電、自動車、通信など現代社会のいたるところで利用されている。現在の磁石材料は、希土類に代表されるレアメタルによって良好な特性を得ることが多い。将来的な資源の枯渇に対応するため、これまでに想定されていなかった新しい手法での磁性材料の創生が必要とされる。本研究では、反強磁性体(ほとんどの酸化物)と重金属を原子レベルで積層させた界面に表れる特殊な効果を利用して、非磁性元素を磁性元素化する試みにチャレンジした。結果として、反強磁性Cr2O3/重金属Pt界面において、従来の原理では説明できないホール効果が発現することを見出し、磁性材料探索の新規原理の構築が期待される。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Resistive detection of the Neel temperature of Cr2O3 thin films2019

    • Author(s)
      Iino Tatsuya、Moriyama Takahiro、Iwaki Hiroyuki、Aono Hikaru、Shiratsuchi Yu、Ono Teruo
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 114 Issue: 2 Pages: 022402-022402

    • DOI

      10.1063/1.5082220

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] スピンホール磁気抵抗効果を用いたCr2O3薄膜のネール点検出2019

    • Author(s)
      飯野 達也,森山 貴広,岩城 宏侑,青野 晃,白土 優,小野 輝男
    • Organizer
      2019年第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Determination of the Neel temperature by the spin Hall magnetoresistance2018

    • Author(s)
      Tatsuya Iino, Takahiro Moriyama, Hikaru Aono, Yu Shiratsuchi, Teruo Ono
    • Organizer
      International Conference on Magnetism 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ir/Spacer(=Au, Cu, Ti)/Cr2O3積層膜における非線形ホール効果2018

    • Author(s)
      青野 晃,白土 優,中谷亮一,森山貴広,飯野達也,小野輝男
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンホール磁気抵抗効果を利用した磁気相転移の検出2018

    • Author(s)
      飯野達也,森山貴広,青野 晃,白土 優,小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Pt/Cr2O3積層膜における非線形ホール効果とX線MCD測定2018

    • Author(s)
      白土 優,青野晃,森山貴広,鈴木基寛,中村哲也,小野輝男,中谷亮一
    • Organizer
      日本金属学会2018年春期大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-07-21   Modified: 2020-03-30  

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