| Project/Area Number |
23K23200
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| Project/Area Number (Other) |
22H01932 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 昭夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00272534)
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / スピン軌道トルク / 磁化反転 / 格子歪 |
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| Outline of Research at the Start |
トポロジカル結晶絶縁体SnTeと自明な絶縁体PbTeとの混晶である(Pb,Sn)Teを用いて、スピン軌道トルク(SOT)による磁化反転を実現し、デバイス応用を目指す。(Pb,Sn)Teは表面状態に複数のディラック錘を有し、かつバルクバンドが表面ラシュバ効果により大きなスピン分裂を示すことが見出されており、表面とバルクの双方のスピン偏極により高効率の磁化反転実現の可能性がある。本研究ではPb/Sn組成、ドーピングなどの特性を制御した薄膜におけるSOTの大きさを測定し、高効率の磁化反転実現のための条件を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気記録デバイスの書込みにあたる磁化反転の手法としてスピン軌道トルク(SOT)を用いる方法が注目されている。これまで、スピン軌道相互作用の大きい重金属を用いた磁化反転が研究されてきたが、トポロジカル絶縁体を利用すると、表面状態のスピン偏極した電子流によってより高効率での磁化反転が実現すると注目され、実際のデバイス構造を用いた実験研究が行われている。本研究では、トポロジカル結晶絶縁体に属するSnTeと強磁性体との接合構造を作製し、SnTeの表面状態のスピン偏極電子流によるスピン軌道トルクを実験的に評価し、高効率の磁化反転の可能性を探索することを目的として研究を行っている。
実際の実験では、バルク絶縁性を保つためにSnTeと自明な絶縁体であるPbTeとの混晶である(Pb,Sn)Teと磁性絶縁体であるEuSとの接合構造を分子線エピタキシー(MBE)法により作製し、スピン軌道トルクの大きさを評価するための測定を行った。交流電流下でのホール測定において、ホール電圧の第2高調波成分の測定を行った。その結果、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性は、(Pb,Sn)Te表面のスピン偏極電子流がEuSの磁化に及ぼすスピン軌道トルクを反映したと思われる特徴的な形状を示すことを確認した。ホール電圧の第2高調波成分からスピン軌道トルクの大きさを見積もったところ、他のトポロジカル絶縁体で報告されている値と同程度であることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性が特徴的な形状を示すことを見出し、スピン軌道トルクの作用を確認できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、スピン軌道トルク評価の測定を行う。
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