界面磁性を利用したスピン変換現象の研究
Publicly Offered Research
Project Area | nano spin conversion science |
Project/Area Number |
17H05182
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Science and Engineering
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Research Institution | The University of Tokyo (2018) Osaka University (2017) |
Principal Investigator |
三輪 真嗣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (20609698)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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Budget Amount *help |
¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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Keywords | スピントロニクス |
Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はトンネル接合デバイスにおけるトンネル分光に注力した。トンネル分光測定を行うと状態密度を議論できる。具体的には5d元素であるPtをFe/MgO界面に挿入したトンネル接合デバイスを作製した。Pt挿入の効果を明確にするため、Pt膜厚を0原子層から1原子層程度までこまめに変化させた傾斜膜を用いた。トンネル分光測定には自作の微分回路を用いて2次微分コンダクタンスを直接測定した。 結果としてFe/Pt/MgOではFe/MgOで観測された量子井戸に加えて、Pt挿入に由来する界面電子状態が存在することがわかった。そしてこの界面電子状態はPtを1原子層挿入したときに最大化されることもわかった。Fe/Pt/MgOトンネル接合ではPtを1原子層挿入したときにスピントルクが最大化されるため、スピントルクの増大は界面電子状態の形成と結びついていることを強く示唆する結果である。第一原理計算からは実験同様にPt挿入により界面電子状態がフェルミ面近傍に生成されることがわかった。さらに透過電子線顕微鏡による構造解析からはPtの1原子層がFe/MgO界面に存在し、実験に用いたデバイスが理論解析に耐えうる品質を有していることが示された。第一原理計算結果を詳細に解析すると、Pt挿入によりPtのみならずFe層にも新たな電子状態が生成されているという驚くべき知見を得た。 同様の実験をFe/Bi/MgO接合でも行った。しかしFe/Pt/MgOのような界面電子状態の生成は確認できなかった。これはスピントルクの実験においてFe/Pt/MgOではFe/MgOに対しトルクの増強があったことに対し、Fe/Bi/MgOではFe/MgOとほぼ同様のトルクしか得られなかったことと関係があると考えられる。なお透過電子顕微鏡による構造解析からはFe/Bi/MgOデバイスにおけるBiはFe/MgO界面に存在することを確認しており、PtとBiとで結果が大きく異なったことは5d元素と6p元素の違いを示しており大変興味深い。
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Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(99 results)
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[Journal Article] Effect of external magnetic field on locking range of spintronic feedback nano oscillator2018
Author(s)
H. Singh, K. Konishi, A. Bose, S. Bhuktare, S. Miwa, A. Fukushima, K. Yakushiji, S. Yuasa, H. Kubota, Y. Suzuki, and A. A. Tulapurkar*
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Journal Title
AIP Advances 8, 056010 (2018)
Volume: 8
Issue: 22
Pages: 1-5
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Integer, fractional and sideband injection locking of spintronic feedback nano-oscillator to a microwave signal2017
Author(s)
H. Singh, K. Konishi, S. Bhuktare, A. Bose, S. Miwa, A. Fukushima, K. Yakushiji, S. Yuasa, H. Kubota, Y. Suzuki, and A. A. Tulapurkar*
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Journal Title
Physical Review Applied 8, 064011 (2017)
Volume: 8
Issue: 6
Pages: 1-16
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Voltage controlled interfacial magnetism through platinum orbits2017
Author(s)
S. Miwa*, M. Suzuki, M. Tsujikawa, K. Matsuda, T. Nozaki, K. Tanaka, T. Tsukahara, K. Nawaoka, M. Goto, Y. Kotani, T. Ohkubo, F. Bonell, E. Tamura, K. Hono, T. Nakamura, M. Shirai, S. Yuasa, and Y. Suzuki
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Journal Title
Nature Communications 8, 15848 (2017). 2017.6
Volume: 8
Issue: 1
Pages: 1-9
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Characterization of the magnetic moments of ultrathin Fe film in an external electric field via high-precision x-ray magnetic circular dichroism spectroscopy2017
Author(s)
T. Tsukahara, T. Kawabe, K. Shimose, T Furuta, R. Miyakaze, K. Nawaoka, M. Goto, T. Nozaki, S. Yuasa, Y. Kotani, K. Toyoki, M. Suzuki, T. Nakamura, Y. Suzuki, and S. Miwa*
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics (Rapid Communications) 56, 060304 (2017). 2017.5
Volume: 56
Issue: 6
Pages: 1-4
DOI
NAID
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Peer Reviewed
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[Presentation] Tunnel spectroscopy on interface-controlled magnetic tunnel junctions2019
Author(s)
三輪真嗣, 地引勇磨, 辻川雅人, 後藤穣, 藤本純治, Philipp Risius, 長谷部晶大, Xiandong Xu, 大久保忠勝, 宝野和博, 白井正文, 鈴木義茂
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平成30年度スピン変換年次報告会
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[Presentation] X-ray absorption spectroscopy for voltage-controlled magnetic anisotropy effect2018
Author(s)
S. Miwa, M. Suzuki, M. Tsujikawa, K. Matsuda, T. Nozaki, K. Tanaka, T. Tsukahara, T. Kawabe, K. Nawaoka, M. Goto, Y. Kotani, T. Ohkubo, E. Tamura, K. Hono, T. Nakamura, M. Shirai, S. Yuasa, and Y. Suzuki
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NIMS Academic Symposium Magnetic Materials Innovations (NIMS WEEK 2018)
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[Presentation] Hysteretic magnetoresistance of Pt covered with monolayer Fe-phthalocyanine2018
Author(s)
下瀬弘輝, 榎涼斗, 蒲生寛武, 河辺健志, 塚原拓也, 小谷佳範, 豊木研太郎, 中村哲也, 後藤穣, 鈴木義茂, 新田淳作, 好田誠, 三輪真嗣
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第79回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Elucidation of a mechanism of voltage-controlled magnetic anisotropy in Co/MgO multilayer2018
Author(s)
T. Kawabe, K. Yoshikawa, M. Tsujikawa, T. Tsukahara, K. Nawaoka, Y. Kotani, K. Toyoki, M. Goto, M. Suzuki, T. Nakamura, M. Shirai, Y. Suzuki and S. Miwa
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平成29年度「ナノスピン変換科学」年次報告会
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[Presentation] Magnetoresistance of Pt/Fe-phthalocyanine multilayer2018
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K. Shimose, R. Enoki, H. Gamou, T. Kawabe, T. Tsukahara, Y. Kotani, K. Toyoki, T. Nakamura, M. Goto, Y. Suzuki, J. Nitta, M. Kohda and S. Miwa
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平成29年度「ナノスピン変換科学」年次報告会
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[Presentation] Microscopic origin of voltage-controlled magnetic anisotropy in FePt/MgO epitaxial multilayer2018
Author(s)
S. Miwa, M. Suzuki, M. Tsujikawa, K. Matsuda, T. Nozaki, K. Tanaka, M. Goto, Y. Kotani, T. Ohkubo, F. Bonell, E. Tamura, K. Hono, T. Nakamura, M. Shirai, Y. Suzuki
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APS March 2018
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[Presentation] Electric-field-induced changes in magnetic moments and magnetic anisotropy in Co/MgO multilayer2018
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Takeshi Kawabe, Kohei Yoshikawa, Masahito Tsujikawa, Takuya Tsukahara, Kohei Nawaoka, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, Minori Goto, Motohiro Suzuki, Tetsuya Nakamura, Masafumi Shirai, Yoshishige Suzuki, Shinji Miwa
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APS March 2018
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[Presentation] Synchronization of spintronics feedback nano oscillator to microwave signal2017
Author(s)
Hanuman Singh, K. Konishi, Swapnil Bhuktare, Arnab Bose, S. Miwa, A. Fukushima, K. Yakushiji, S. Yuasa, H. Kubota, Y. Suzuki, A. A. Tulapurkar
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ISAMMA(he 4th International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications)
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[Presentation] Voltage Controlled Magnetic Anisotropy of Ultrathin Fe and Pt Characterized by X-Ray Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy2017
Author(s)
Takuya Tsukahara, Takeshi Kawabe, Koki Shimose, Taishi Furuta, Risa Miyakaze, Kohei Nawaoka, Minori Goto, Takayuki Nozaki, Shinji Yuasa, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, M. Suzuki, Tetsuya Nakamura, Yoshishige Suzuki, Shinji Miwa
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[Presentation] Voltage Control of Interfacial Magnetic Anisotropy, Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exchange Coupling in Fe/MgO-Based Artificial Multilayers2017
Author(s)
S. Miwa, K. Nawaoka, J. Cho, T. Nozaki, M. Suzuki, M. Tsujikawa, T. Tsukahara, M. Goto, F. Bonell, E. Tamura, H. Kubota, S. Tamaru, K. Yakushiji, A. Fukushima, Y. Kotani, T. Nakamura, M. Shirai, T. Ohkubo, K. Hono, C. You, S. Yuasa, Y. Suzuki
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T. Tsukahara, M. Suzuki, T. Kawabe, K. Shimose, T. Furuta, R. Miyakaze, K. Nawaoka, M. Goto, T. Nozaki, S. Yuasa, Y. Kotani, K. Toyoki
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[Presentation] Voltage controlled magnetic anisotropy of monatomic Pt layer at Fe|MgO interface characterized by X-ray absorption spectroscopy2017
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