• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

らせん磁性スピントロニクスの実現に向けた物質機能開拓

Research Project

Project/Area Number 23K13654
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

増田 英俊  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20849278)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsスピントロニクス / キラリティー / スピン移動トルク / らせん磁性スピントロニクス / らせん磁気構造
Outline of Research at the Start

本研究では「らせん磁性スピントロニクス」の可能性を追求する。らせん磁気構造は磁気モーメントがらせんを描いて秩序化する構造であり、らせんの右巻き・左巻きに対応するキラリティー自由度を持つ。最近我々は、室温らせん磁性体MnAu2薄膜においてキラリティーの電気的な制御・検出ができることを示し、キラリティーを記憶担体として用いるらせん磁性スピントロニクスの可能性を提案した。本研究では界面スピントロニクス機能を活用することでより効率的なキラリティーの制御・検出手法を追求するとともに、高温動作、低電流動作が可能な物質開拓に取り組み、らせん磁性スピントロニクスの有用性を実証することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではらせん磁性体が持つ右巻き・左巻きに対応するキラリティー(ヘリシティー)自由度の制御・検出手法を実証、高度化し、キラリティー自由度を記憶媒体として用いるらせん磁性スピントロニクスの可能性を追求する。本年度は主に以下の2つの内容を進めた。
1. らせん磁性薄膜MnAu2における室温キラリティースイッチング:らせん磁性合金MnAu2の薄膜試料を用い、キラリティーが室温で制御・検出できることを示した。特に弱磁場中で電流パルスを印加することで、キラリティーを繰り返し反転できることを示した。これにより、キラリティーの制御・検出手法を大幅に簡単化し、室温動作を実証することでらせん磁性スピントロニクスの可能性を拓いた。
2. らせん磁性キラリティーのゼロ磁場検出:らせん磁性金属MnAu2と、スピンホール材料であるPtの2層構造を作製し、その輸送特性を詳細に調べた。その結果、らせん磁性MnAu2において電流によって非平衡な伝導電子スピン偏極が生じること、これがPt層へのスピン拡散と逆スピンホール効果を通じて、2層膜デバイスの横抵抗として検出できることを明らかにした。この横抵抗の符号はキラリティーに依存し、ゼロ磁場でも発現することから、この効果を用いてキラリティーがゼロ磁場においても検出可能であることを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の中心課題は、らせん磁性体におけるキラリティー自由度の制御、検出手法を確立、高度化することである。この点で、キラリティーの室温での制御・検出、電流パルスによる繰り返しキラリティー反転、らせん磁性/スピンホール材料2層膜におけるゼロ磁場キラリティー検出は、スピントロニクス応用に向けた大きな進展である。このことから研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

MnAu2/Pt 2層膜デバイスにおけるゼロ磁場キラリティー検出の成功から示唆されるように、らせん磁性体と他の物質の界面効果を利用することでさらなる機能化が期待できる。そこで今後はらせん磁性体と強磁性体の2層膜などを作製し、その振る舞いを詳細に調べることで、らせん磁性スピントロニクスデバイスのさらなる高度化を推し進める。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Room temperature chirality switching and detection in a helimagnetic MnAu2 thin film2024

    • Author(s)
      Masuda Hidetoshi、Seki Takeshi、Ohe Jun-ichiro、Nii Yoichi、Masuda Hiroto、Takanashi Koki、Onose Yoshinori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1999-1999

    • DOI

      10.1038/s41467-024-46326-4

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 集束イオンビームを活用したらせん磁性スピントロニクス材料の開拓2023

    • Author(s)
      増田英俊
    • Organizer
      第11回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] らせん磁性スピントロニクス: 磁気的キラリティーの制御・検出・活用2023

    • Author(s)
      増田英俊
    • Organizer
      酸化物研究の新基軸に向けた学術討論会「新進気鋭の若手研究者による酸化物研究の化学と物理の融合深化と新奇展開」
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] らせん磁性金属MnAu2における電流誘起スピン偏極の観測によるキラリティーのゼロ磁場検出2023

    • Author(s)
      増田英俊, 関剛斎, 大江純一郎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • Organizer
      第143 回 金属材料研究所講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Helimagnet-based spintronics: control and detection of magnetic chirality2023

    • Author(s)
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • Organizer
      Summit of Materials Science 2023 and GIMRT User Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] らせん磁性スピントロニクスの試み: 磁気的キラリティーの制御と検出2023

    • Author(s)
      増田英俊
    • Organizer
      第10回東北大学若手アンサンブルワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] らせん磁性金属 MnAu2 における電流誘起スピン偏極の観測によるキラリティー検出2023

    • Author(s)
      増田英俊, 関剛斎, 大江純一郎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Helimagnet-based spintronics: control and detection of magnetic chirality2023

    • Author(s)
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • Organizer
      The 70th JSAP Spring Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Room-temperature chirality switching in a helimagnetic thin film2023

    • Author(s)
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • Organizer
      APS March Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Downscaling Storage Devices

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/en/press/downscaling_storage_devices_magnetic_memory_based_on_chirality.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] らせん磁性体のねじり方向を利用する室温駆動の新型メモリの動作を実証

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2024/03/press20240308-01-temperature.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi