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フェリ磁性体を利用したスキルミオン移動型メモリの研究

Research Project

Project/Area Number 19J10013
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

平田 雄翔  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsスピントロニクス / フェリ磁性体 / 磁気コンプトン散乱 / 磁壁 / スキルミオンホール効果 / 角運動量補償温度 / トポロジカルマグナス力
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、フェリ磁性体の補償温度近傍におけるスキルミオンの電流駆動現象を明らかにすることである。フェリ磁性体GdFeCoは、反平行に配列した副格子磁化を有し、そのベクトル和を正味の磁化(角運動量)として発現する物質であり、磁化ならびに角運動量の補償する温度を有する。これらの補償温度においては、デバイス応用に向けた障害であるスキルミオンホール効果(スキルミオンの軌道が曲がる現象)が消失することが理論的に示唆されている。さらに上記の研究成果をもとに、GdFeCoの組成比を制御しスキルミオンデバイスの室温動作に適した(室温でスキルミオンホール効果を発現しない)フェリ磁性材料の開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

前年度の研究結果から、フェリ磁性体の角運動量に着目し、「角運動量補償温度の評価」ならびに「フェリ磁性体における磁壁クリープ移動現象の膜厚依存性」に関して調査を行った。まず、「角運動量補償温度の評価」では、Al箔基板上にスパッタされたGdFeフェリ磁性体薄膜試料におけるGd元素とFe元素それぞれのスピン選択磁化、及び軌道選択磁化の温度依存性を磁気コンプトン散乱測定とSQUIDを用いた全磁化測定により明らかにした。次に、スピン選択磁化と軌道選択磁化の値からGd元素とFe元素のg因子の値を評価し、それらの値と先行研究において報告されている磁化補償温度ならびに角運動量補償温度の関係を用いて、角運動量補償温度を評価した。本研究は、磁気コンプトン散乱測定が角運動量補償温度の評価に有用であることを示したという点で意義がある。「フェリ磁性体における磁壁クリープ移動現象の膜厚依存性」の研究では、CoFeB膜厚の異なるTb/CoFeB/MgO人工フェリ磁性体薄膜を用いて、微細加工により磁壁速度測定用の磁性細線を作成し、室温における磁場駆動磁壁速度のCoFeB膜厚依存性を調査した。その結果、CoFeB膜厚が大きく、全体膜厚が大きい試料の方が、磁壁速度が速いことが分かった。先行研究においてCo/Pt系強磁性試料においては、磁性層膜厚が小さい試料の方が、磁壁速度が速いことが報告されており、本研究結果はこれとは逆の傾向を示している。本研究は、これまでに報告例の限られていたフェリ磁性体における磁場駆動磁壁移動現象を観測したものであり、フェリ磁性体における磁壁クリープ移動現象の機構解明に貢献するものであると期待される。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2019

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

  • [Journal Article] Estimation of Angular Momentum Compensation Temperature in GdFe Film by Magnetic Compton Scattering2021

    • Author(s)
      Ikebuchi T.、Hirata Y.、Funada S.、Tsukamoto A.、Ito H.、Suzuki K.、Hoshi K.、Tsuji N.、Sakurai H.、Shiota Y.、Moriyama T.、Ono T.
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 45 Issue: 1 Pages: 1-5

    • DOI

      10.3379/msjmag.2101L002

    • NAID

      130007965463

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • Year and Date
      2021-01-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field-driven domain wall creep motion in ferrimagnetic Tb/CoFeB/MgO microwires2021

    • Author(s)
      Hirata Yuushou、Noda Kaoru、Shiota Yoichi、Moriyama Takahiro、Ono Teruo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Issue: 2 Pages: 020902-020902

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abd67d

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vanishing skyrmion Hall effect at the angular momentum compensation temperature of a ferrimagnet2019

    • Author(s)
      Hirata Yuushou、Kim Duck-Ho、Kim Se Kwon、Lee Dong-Kyu、Oh Se-Hyeok、Kim Dae-Yun、Nishimura Tomoe、Okuno Takaya、Futakawa Yasuhiro、Yoshikawa Hiroki、Tsukamoto Arata、Tserkovnyak Yaroslav、Shiota Yoichi、Moriyama Takahiro、Choe Sug-Bong、Lee Kyung-Jin、Ono Teruo
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: 232-236

    • DOI

      10.1038/s41565-018-0345-2

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vanishing skyrmion Hall effect at the angular momentum compensation temperature of a ferrimagnet2019

    • Author(s)
      平田雄翔
    • Organizer
      平成30年度スピン変換科学年次報告会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Vanishing skyrmion Hall effect at the angular momentum compensation temperature of a ferrimagnet2019

    • Author(s)
      Yuushou Hirata
    • Organizer
      2019 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Vanishing skyrmion Hall effect at the angular momentum compensation temperature of a ferrimagnet2019

    • Author(s)
      Yuushou Hirata
    • Organizer
      Annual Conferece on Magnetism and Magnetic Materials
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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