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Research on spin manipulation by orbital Rashba effect and orbital moment transport

Research Project

Project/Area Number 19K05258
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Kim Junyeon  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (50753646)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsオービットロニクス / スピントロニクス / 軌道モーメント / スピン / 輸送特性 / スピン制御 / 界面 / 磁性 / ラシュバ効果 / スピン操作 / スピンデバイス / 酸化物界面 / スピン共鳴 / スピン軌道トルク / 軌道モメント / 表面 / スピントルク
Outline of Research at the Start

軌道ラシュバ効果において励起される軌道モメントによる革新的なスピン操作の物理研究を提案する。芽生え始めた軌道モメントによるスピン操作はまだ解決すべき課題が非常に多い。本研究では酸化物/非磁性金属ラシュバ界面を持つ磁性薄膜素子を用いて以下の課題について研究を行う。
1.界面構成物質の物理・物質特性とスピン操作の関係。
2.強磁性体の物性特性によるスピン操作の効率性。
以上の研究を通じて、軌道モメントによるスピン操作をめぐる新しい物理を確立し、今後の革新的なスピントロニクス開発の基盤技術提示や新物質創成を目指す。

Outline of Final Research Achievements

To realize more efficient spintronic device, we experimentally studied spin manipulation induced by orbital moment. and succeeded to clarify veiled physical properties. Here we focused to ferromagnet/non-magnet metal/oxide trilayer. We successfully extracted critical determining factors for the efficiency of the spin manipulation after dividing subjects to <generation and transport of the orbital moment>, and <action on the ferromagnet by the orbital moment>. Also we found a mechanism for the modulation of the spin manipulation from this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子が持っているさまざまな特性において、活用する範囲を広げることにより革新的なエレクトロニクスの展開が開いてきた。今まで電子輸送に関する基礎物性物理・デバイス応用分野の両領域において深く工夫されたことのない電子の特性である軌道モーメントについて、本研究ではその基礎物性を明らかにすることで、革新的なエレクトロニクスに至る道を設ける意義を持っている。特にスピンを用いるスピントロニクス分野において軌道モーメントの利用は効率性の向上と機能性の拡張を同時にもたらす。

Report

(3 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Pohang Univ. of Sci. and Tech.(韓国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Forschungszentrum Julich and JARA/Johannes Gutenberg University Mainz(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Nontrivial torque generation by orbital angular momentum injection in ferromagnetic-metal/Cu/Al2O3 trilayers2021

    • Author(s)
      Junyeon Kim, Dongwook Go, Hanshen Tsai, Daegeun Jo, Kouta Kondou, Hyun-Woo Lee, and YoshiChika Otani
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l020407

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spintronic devices for energy-efficient data storage and energy harvesting2020

    • Author(s)
      Jorge Puebla, Junyeon Kim, Kouta Kondou & Yoshichika Otani
    • Journal Title

      Communications Materials

      Volume: 1 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1038/s43246-020-0022-5

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Orbital torque for efficient spin manipulation2021

    • Author(s)
      Junyeon Kim, Dongwook Go, Hanshen Tsai, Daegeun Jo, Kouta Kondou, Hyun-Woo Lee, YoshiChika Otani
    • Organizer
      韓国物理学会学術大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Orbital torque in ferromagnetic metal/Cu/Al2O32020

    • Author(s)
      J. Kim, D. Go, H. Tsai, D. Jo, K. Kondou, H. Lee & Y. Otani
    • Organizer
      New Perspective in Spin Conversion Science (NPSCS2020)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] スピントルク発生素子、その製造方法、及び、磁化制御装置2019

    • Inventor(s)
      大谷義近、金俊延、近藤浩太
    • Industrial Property Rights Holder
      大谷義近、金俊延、近藤浩太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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