Spin-polarization of nonmagnetic metal using antiferromagnet

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K18991
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Materials engineering and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shiratsuchi Yu 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70379121)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Moriyama Takahiro 国立大学法人 京都大学, 化学研究所, 准教授
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: Cr2O3 / Pt / スピン偏極 / ホール効果 / XMCD

Outline of Final Research Achievements

Towawrd the fabrication of magnetic material without using ferromagnetic element, the spin polarization of Pt with the strong spin-orbit interaction on the Cr2O3(0001) with the surface magentization was explored. The Hall measurements, the high-sensitive detection method was adopted to detec the spin polarization of Pt. Above 300 K, i.e. the Neel temperature of Cr2O3, the obvious non-linear Hall effect was observed. Compared with the X-ray magnetic circular dichroism results, the observed non-linear Hall effect coupled with neither the Pt spin polarization nor the intrefacial uncompensatad Cr spins. THe results implies that the new-type Hall effect was induced at the Pt/Cr2O3 interface.

Free Research Field

金属材料、磁性、スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性材料は発電、自動車、通信など現代社会のいたるところで利用されている。現在の磁石材料は、希土類に代表されるレアメタルによって良好な特性を得ることが多い。将来的な資源の枯渇に対応するため、これまでに想定されていなかった新しい手法での磁性材料の創生が必要とされる。本研究では、反強磁性体（ほとんどの酸化物）と重金属を原子レベルで積層させた界面に表れる特殊な効果を利用して、非磁性元素を磁性元素化する試みにチャレンジした。結果として、反強磁性Cr2O3/重金属Pt界面において、従来の原理では説明できないホール効果が発現することを見出し、磁性材料探索の新規原理の構築が期待される。