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Ferromagnetism in polycrystalline two-dimensional transition-metal chalcogenides and applications

Research Project

Project/Area Number 21K14193
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Muneta Iriya  東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsスピントロニクス / 層状半導体 / ファンデアワールス強磁性体 / 4d強磁性体 / 2次元層状物質 / スピントロ二クス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体
Outline of Research at the Start

電子デバイスの数の増大にともなう消費電力の抑制が重要である。強磁性の不揮発性を活用した電子デバイスはスタンバイ時の電力を削減でき、魅力的であるが、動作時の消費エネルギーの抑制が課題である。本研究では、遷移金属カルコゲナイド二次元層状薄膜MoS2が示す強磁性に注目し、その原理を実証することを目指す。さらに、強磁性を極めて小さい消費電力で電気的に制御する方法を開発することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

(1) MoS2 magnetometry was investigated. Magnetization was successfully measured on the samples grown at 300-500 degree. The sample grown above 500 is under consideration.
(2) Magnetoresistance of polycrystal MoS2 was observed, and magnetic field dependence of it was largely changed according to current intensity. I demonstrated ferromagnetism modulation by ultra-low current in the first time in the world.
(3) Layer-number-dependence of ferromagnetism in polycrystal MoS2 is being measured. It was confirmed that saturated magnetization is constant above three layers, but it decreased under 3 layers. This result is to be published after preparing auxiliary data.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

不揮発性磁気メモリの超微細化、および、三次元化の実現には、表面が原子レベルで平坦なファンデアワールス強磁性体が重要である。私が推進するファンデアワールス層状物質の二硫化モリブデンのエッジ強磁性の研究はその一端を担い、産業を振興することに繋がる。また、4d軌道を起源に持つ強磁性体は珍しく、加えて、エッジ構造のトポロジカル欠陥に起源するものと予想されている。非磁性であった物質を強磁性にする基礎研究は、物質科学の進展に大きく寄与する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Ferromagnetism modulation by ultralow current in a two-dimensional polycrystalline molybdenum disulphide atomic layered structure2022

    • Author(s)
      Iriya Muneta; Takanori Shirokura; Pham Nam Hai; Kuniyuki Kakushima; Kazuo Tsutsui; Hitoshi Wakabayashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 17199-17199

    • DOI

      10.1038/s41598-022-22113-3

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] MoS2極薄膜における磁化特性の層数依存性2023

    • Author(s)
      岡村 俊吾, 宗田 伊理也, 白倉 孝典, 若林 整
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Ferromagnetism and current control of magnetoresistance in two-dimensional polycrystalline MoS22022

    • Author(s)
      宗田 伊理也, 白倉 孝典, PHAM NAM HAI, 角嶋 邦之, 筒井 一生, 若林 整
    • Organizer
      第63回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 強磁性を示す二次元多結晶層状物質MoS2における非対称線形磁気抵抗2022

    • Author(s)
      宗田 伊理也, 白倉 孝典, ファム ナムハイ, 角嶋 邦之, 筒井 一生, 若林 整
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 二次元多結晶二硫化モリブデン原子層状膜における超低電流強磁性変調2022

    • Author(s)
      宗田伊理也
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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