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Active control of magnetic anisotropy in ultrathin antiferromagnetic films

Research Project

Project/Area Number 20K05302
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 InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Mibu Ko  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222327)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 雅章  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50508405)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords反強磁性体 / 超薄膜 / 磁気異方性 / スピントロニクス / メスバウアー分光 / メスバウアー分光法
Outline of Research at the Start

本研究課題は,物質中で原子がもつ磁気モーメントの方向が打ち消し合っている「反強磁性体」を,より「能動的な」磁性材料とするため,反強磁性超薄膜の「磁気異方性」(原子磁気モーメントの方向)を,外的刺激により制御することを目的とする。まずは,代表的な反強磁性物質であるヘマタイトの薄膜を対象とし,磁気異方性に対する異種元素ドーピング,エピタキシャル歪みなど静的変調の影響を調べたのち,電圧やスピン流などの外的刺激による動的な制御に挑戦する。引き続き,他の反強磁性物質についても同様の現象を調査し,磁気記録やスピントロニクス分野における新しいコンセプトの素子としての展開を図っていく。

Outline of Final Research Achievements


Methods to control the magnetic anisotropy (the directions of atomic magnetic moments) of antiferromagnetic films, statically and dynamically, were investigated to make antiferromagnets, where the magnetic moments of the constituent atoms are canceled out, more active and fascinating magnetic materials. It was tried, mainly for hematite, a typical antiferromagnet, to control the magnetic anisotropy through static modulations, such as doping of hetero-elements, control of the thickness, application of epitaxial strains, and dynamical modulations, such as electric voltage applications. Systematic data on the static modulations were accumulated, and data which suggest the change in magnetic anisotropy through the voltage applications were obtained for layered films with a lithium-containing compound.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

外部に磁束を出さないため実用磁性材料の主役にはならないと考えられてきた反強磁性体の薄膜において,磁気異方性の静的制御法を確立するとともに,新たな動的制御方法を提示し,反強磁性体を能動的な実用材料として利用する上でひとつの有望な選択肢を拓いた。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Study on the Morin Transition of α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Thin Film by Synchrotron Mössbauer Source with the Development of Small Furnace Chamber for It2022

    • Author(s)
      増田 亮、野崎 友大、Pati Satya Prakash、齋藤 真器名、三井 隆也、瀬戸 誠、佐橋 政司、壬生 攻
    • Journal Title

      SPring-8/SACLA Research Report

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: 426-430

    • DOI

      10.18957/rr.10.5.426

    • ISSN
      2187-6886
    • Year and Date
      2022-10-31
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spintronic Materials and Their Properties Investigated by Synchrotron Radiation2022

    • Author(s)
      小野輝男,岡本聡,千葉大地,水口将輝,壬生攻(ONO Teruo、OKAMOTO Satoshi、CHIBA Daichi、MIZUGUCHI Masaki、MIBU Ko)
    • Journal Title

      Vacuum and Surface Science

      Volume: 65 Issue: 5 Pages: 218-223

    • DOI

      10.1380/vss.65.218

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • Year and Date
      2022-05-10
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新分野創成利用課題報告 ナノスケール実スピンデバイス開発に向けた新しい放射光利用2021

    • Author(s)
      小野輝男,岡本聡,千葉大地,水口将輝,壬生攻
    • Journal Title

      SPring-8/SACLA利用者情報

      Volume: 26 Pages: 101-108

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] スピンホール磁気抵抗効果を用いたRuドープ α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>薄膜におけるモーリン転移温度の膜厚依存性調査2022

    • Author(s)
      古田旭宏,横山幸季,藤井一樹,田中雅章,壬生攻
    • Organizer
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部若手研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 放射光メスバウアー分光法のさまざまな応用 - 放射性同位体線源 vs. 放射光 -2022

    • Author(s)
      壬生攻
    • Organizer
      第15回SPRUC核共鳴散乱研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] スピネル構造を持つ強磁性電極を用いたコバルトフェライト薄膜のトンネル型スピンフィルター効果の評価2022

    • Author(s)
      市川知幸,古田元春,森下雅也,眞下大輔,田中雅章,壬生攻
    • Organizer
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部若手研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Mossbauer Spectroscopic Studies on Antiferromagnetic Thin Films for Spintronics Applications2021

    • Author(s)
      K. Mibu
    • Organizer
      International Conference on the Applications of the Mossbauer Effect 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 不純物をドープしたヘマタイト薄膜のモーリン転移のスピンホール磁気抵抗効果による検出2021

    • Author(s)
      田中雅章,横山幸季,石井千森,藤井一樹,古田旭宏,壬生攻
    • Organizer
      第45回日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Detection of Morin Transition in Pt/Ru-Doped-Hematite Bilayers Using Spin Hall Magnetoresistance2021

    • Author(s)
      K. Ishii, K. Yokoyama, G. Takehara, M. A. Tanaka, and K. Mibu
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] スピンホール磁気抵抗効果を用いた不純物ドープα-Fe2O3薄膜のモーリン転移の検出2021

    • Author(s)
      横山幸季,石井千森,竹原玄貴,田中雅章,壬生攻
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 壬生・田中研究室 研究紹介

    • URL

      http://mibulab.web.nitech.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 壬生・田中研究室 研究紹介

    • URL

      http://mibulab.web.nitech.ac.jp/research/

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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