Electric-field driven antiferromagnetic domain dynamics

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03832
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shiratsuchi Yu 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70379121)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 光 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (20506258) ; 中谷 亮一 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60314374)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 反強磁性 / 磁壁 / 磁区 / 電気磁気効果 / ダイナミクス

Outline of Final Research Achievements

Magnetic domain and magnetization reversal process of the magnetoelectric antiferromagmet, Cr2O3 was investigated. In particular, magnetoelectric (ME, static magnetic field + dynamic electric field) driven reversal was focused. Main findings of this work are
(1) Magnetization reversal was proceeded by nucleation of the reversed magnetic domain and propagation of the magnetic domain wall, similar to the ordinal ferromagnet.
(2) By using the pulsed voltage as a driving force, we clarified the antiferromagnetic domain wall velocity quantitatively.

Free Research Field

磁性薄膜、スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

反強磁性体のスピンの動作速度は、強磁性体のスピン動作速度と比較して約3桁高速であり、テラヘルツ領域にある。このため、反強磁性スピンの動的挙動（ダイナミクス）を制御することにより、現在の電子デバイスの数桁高速なデバイスの創生が期待できる。しかしながら、反強磁性体は強磁性体のように磁場による制御が困難であり、その制御方法が確立していない。本研究では、電気磁気効果と呼ばれる特殊な効果を利用することで、反強磁性スピンの集合体である磁区（ドメイン）の動作状態、動作速度を定量的に明らかにした。Society 5.0において、さらに重要になる超高速情報通信基盤材料の動作原理に繋がることが期待される。