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2019 Fiscal Year Annual Research Report

電気磁気効果に基づく局所磁化反転とTbit/inch2級超高密度記録への展開

Research Project

Project/Area Number 16H02389
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中谷 亮一  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60314374)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 白土 優  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70379121)
豊木 研太郎  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90780007)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords磁気記録 / 電気磁気効果 / Cr2O3 / 界面 / 交換磁気異方性
Outline of Annual Research Achievements

ハードディスクドライブに代表される磁気記憶においては,記録密度の限界が指摘されるようになって久しい.現在は,熱アシストを主流としたエネルギーアシスト型磁気記録システムの開発が進められているが,本研究課題では,研究代表者の独自成果をベースとした電界アシスト磁化反転を磁気記録システムに展開することを目標とした.2019年度の主な成果を,以下に記す.
(1) 電気磁気効果によるCr2O3の磁化反転エネルギー障壁の起源解明:強磁性層/Cr2O3層積層膜における界面交換結合は,電界反転させた反強磁性スピンの強磁性層への転送原理となるため不可欠なものである。しかしながら,同時に,磁化反転のエネルギー障壁にもなりえることを見出してきた.2019年度の成果によって、同一下地層上での組織制御によるCr2O3層の結晶性制御によって,Cr2O3層の磁化反転のエネルギー障壁が結晶粒界でのスピンフラストレーションによることを明らかにした.
(2) 電気磁気効果を示すCr2O3層の低膜厚化:磁気記録層として利用するためには,Cr2O3層の低膜厚化が重要である.従来研究では約110 nmが国内外の最小値(2018年度の研究代表者らの成果)を,1/2以下となる50 nm膜厚領域で上記の原理を実証した.この値は,強磁性層/Cr2O3層における電気磁気効果誘起磁化反転薄膜として,現時点(2020年3月)での世界最小値である.
これらの成果は、学術論文発表とともに国内外での学術講演会での招待講演等で報告している。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Robust magnetic domain in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt stacked film with perpendicular exchange bias2020

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Saori Yoshida, Hiroaki Yoshida, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, Chiharu Mitsumata, Ryoichi Nakatani and Tetsuya Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 127 Pages: 153902(7pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/5.0002240

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Realization of magnetoelectric effect in 50-nm-thick Cr2O3 thin film2020

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Kentaro Toyoki, Tao Yiran, Hikaru Aono and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 13 Pages: 043003(4pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.35848/1882-0786/ab7bcc

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical behavior of perpendicular exchange bias in Pd/Co/Pt/Cr2O3/Pd stacked films2020

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Motohiro Suzuki, Kentaro Toyoki, Kohei Wakatsu, Takashi Nishimura, Tetsuya Nakamura and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Physica B: Physics of Condesed Matter

      Volume: 583 Pages: 412052(5pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412053

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic properties of Co film in Pt/Co/Cr2O3/Pt structure2020

    • Author(s)
      Thi Van Anh Nguyen, Yu Shiratsuchi, Hideo Sato, Shoji Ikeda, Tetsuo Endoh, and Yasushi Endo
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 19 Pages: 015152(6pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5130439

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regeneration of perpendicular exchange bias in high temperature regime in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt stacked films2020

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Daisuke Tokunaga and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Pages: SEEF02(7pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab6a2a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 9.Enhancement of perpendicular exchange bias by introducing twin boundary in Pt/Co/α-Cr2O3/α-V2O3 epitaxial film2019

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Saori Yoshida, Satoshi Onoue, Chiharu Mitsumata, Nobuhito Inami, Tetsuro Ueno, Kanta Ono and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 60 Pages: 2028-2032

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019102

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] スピントロニクスデバイスを基盤としてナノ磁気計測技術の開発と物質・材料研究への展開2019

    • Author(s)
      白土 優
    • Journal Title

      SPring-8利用者情報

      Volume: 24 Pages: 98-103

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] High perpendicular exchange anisotropy with peculiar temperature dependence at Co/Cr2O3 interface2021

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Ryoichi Nakatani and Chiharu Mitsumata
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (Thermec’ 2021)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Magnetoelectric effect in 50-nm-thick Cr2O3 thin film2020

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Kentaro Toyoki, Tao Yiran, Hikaru Aono and Ryoichi Nakatani
    • Organizer
      INTERMAG2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電気磁気効果誘起交換バイアス反転の磁場依存性2020

    • Author(s)
      白土 優,豊木研太郎,陶 亦然,青野 晃,中谷亮一
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
  • [Presentation] 50 nm厚Cr2O3薄膜を用いた電気磁気効果誘起交換バイアス反転2020

    • Author(s)
      白土 優,豊木研太郎,陶 亦然,青野 晃,中谷亮一
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 電気磁気効果を示すCr2O3薄膜を用いた垂直交換磁気異方性の微視的メカニズム2020

    • Author(s)
      白土 優,中谷亮一
    • Organizer
      大阪大学ナノプラットフォーム地域セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Dynamic control of antiferromagnetic domain state based on magnetoelectric effect2019

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      Materials Research Meteing (MRM) 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Magneto-electric driven antiferromagnetic domain reversal and domain wall dynamics2019

    • Author(s)
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Hiroaki Yoshida, Shunsuke Watanabe, Yoshinori Kotani, Tetsuya Nakamura and Ryoichi Nakatani
    • Organizer
      63th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (2019 MMM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic magnetic property in Pt/Co/Cr2O3/Pt stack films with perpendicular magnetic anisotropy2019

    • Author(s)
      T.V.A Nguyen, Y. Shiratsuchi, H. Sato, S. Ikeda, T. Endoh and Y. Endo
    • Organizer
      63th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (2019 MMM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic magnetoelectric control of Cr2O3 domain2019

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      The 13th Pasific Rim Conference of Ceramic Societies (PacRim13)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Antiferromagnetic domain control by magnetoelectric effect2019

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      The 10th Pasific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM10)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-temperature regeneration of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt stacked films2019

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Daisuke Tokunaga and Ryoichi Nakatani
    • Organizer
      Magnetisc and Optics Research International Symposium (MORIS) 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 反強磁性Cr2O3薄膜を用いた垂直交換バイアスに対する双晶粒界の影響2019

    • Author(s)
      白土 優,吉田沙織,尾上聡,井波暢人,上野哲朗,小野寛太,中谷亮一
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
  • [Presentation] 走査型軟X線MCD顕微鏡を用いた電気磁気効果誘起磁化反転プロセス2019

    • Author(s)
      白土 優
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Invited
  • [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻 表界面物性額領域ウェブサイト

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/index.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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