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スピントロニクスデバイスを基盤とした局所原子配列と磁気機能の相関解明

Publicly Offered Research

Project Area3D Active-Site Science
Project/Area Number 17H05208
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水口 将輝  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50397759)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
KeywordsX線 / 表面・界面物性 / スピンエレクトロニクス / X線
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、スピントロニクスデバイスにおいて極めて重要なテーマである、“局所原子配列と磁気機能の相関”を解明するため、その場・非破壊観察技術を通した三次元活性サイトの局所的なイメージングを行うことである。金属多層膜などのヘテロ界面における局所的な原子配列は、磁気機能に対する活性サイトであり、特異な磁気異方性が発現していると考えられる。そのため、多層膜の深さ方向に対して原子分解能を有する各種ホログラフィー技術を駆使し、最表面から埋もれた界面の情報を取得することにより、磁気異方性のミクロなメカニズムの解明が期待される。実際のスピントロニクス素子における局所イメージングを駆使することにより、元素ごとの特性に立脚したスピントロニクスの学理の構築を図るだけでなく、より応用に即したデバイス特性の向上を目指す。今年度は、トンネル磁気抵抗素子に電圧を印加した状態で蛍光X線ホログラフィを測定した。電圧を印加することにより、磁気異方性が変化するメカニズムを解明することを試みた。その結果、1 Vの電圧を印加したときのホログラフィパターンに、電圧印加に起因すると思われる変化が観測された。これは、電圧の印加により、試料のFe原子周辺の局所的な原子配置が変化したことを示唆する結果である。また、高い磁気抵抗比を示すトンネル磁気抵抗素子の障壁層材料である、スピネル薄膜の電子線ホログラフィを測定した。その結果、O 1s、Mg 2s、Al 2sの光電子ホログラムパターンの強度分布が異なることが明らかになった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Direct Imaging of Valence-Sensitive X-Ray Fluorescence Holograms of Fe3O42018

    • Author(s)
      Ang Artoni Kevin R.、Matsushita Tomohiro、Hashimoto Yusuke、Happo Naohisa、Yamamoto Yuta、Mizuguchi Masaki、Sato-Tomita Ayana、Shibayama Naoya、Sasaki Yuji C.、Kimura Koji、Taguchi Munetaka、Daimon Hiroshi、Hayashi Kouichi
    • Journal Title

      physica status solidi (b)

      Volume: 255 Issue: 11 Pages: 1800100-1800100

    • DOI

      10.1002/pssb.201800100

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fabrication of L10-FeNi phase by sputtering with rapid thermal annealing2018

    • Author(s)
      Tashiro Takayuki、Mizuguchi Masaki、Kojima Takayuki、Koganezawa Tomoyuki、Kotsugi Masato、Ohtsuki Takumi、Sato Kazuhisa、Konno Toyohiko、Takanashi Koki
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 750 Pages: 164-170

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.02.318

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 規則合金スピントロニクス材料における電子状態・結晶構造解析2019

    • Author(s)
      水口将輝
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性金属ナノ構造の創製とスピントロニクスデバイスへの応用2019

    • Author(s)
      水口将輝
    • Organizer
      日本金属学会 2019年春期(第164回)講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Resonant x-ray fluorescence holography of Fe/MgO interface in magnetic tunnel junctions2019

    • Author(s)
      M. Mizuguchi, H. Sharma, N. Happo, K. Hisatsune, K. Hayashi, K. Kimura, A. K. R. Ang, T. Nishioka, Q. Xiang, H. Sukegawa, and S. Mitani
    • Organizer
      Symposium on 3D Active-site Science in London
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 規則合金スピントロニクス材料の結晶構造・電子状態解析2019

    • Author(s)
      水口将輝、Sharma Himanshu、介川裕章、三谷誠司、林好一、八方直久
    • Organizer
      第8回実用スピントロニクス新分野創成研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 次世代放射光が拓くスピントロニクス研究の展望2018

    • Author(s)
      水口将輝
    • Organizer
      多元物質科学研究所 放射光産学連携準備室 第1回 ワークショップ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 規則合金スピントロニクス材料の電子状態・結晶構造解析2018

    • Author(s)
      水口将輝, 介川裕章, 三谷誠司, 林 好一, 八方 直久
    • Organizer
      第6回実用スピントロニクス新分野創成研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学 金属材料研究所 先端エネルギー材料理工共創研究センター 水口グループホームページ

    • URL

      http://mizuguchi-gr.jp

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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