Electric field control of antiferromagnetic spin dynamics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00825
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 26: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(Kenkyū-buntansha): 遠藤 恭 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50335379) ; 中谷 亮一 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60314374) ; 豊木 研太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90780007)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 磁性 / スピントロニクス / 反強磁性 / 電界

Outline of Final Research Achievements

Magnetic material is an important material which is widely used in various industry such as motor, dynamo, medical, and information technology. In this project, we investigated the control of magnetism of antiferromagnet, which has been regarded as un-controllable magnetic material, toward the further development of electric devices. In particular, we focused the fast and low-energy control of spin dynamics of antiferromagnet by using electric field, which can overcome the conventional magnetic materials.

Free Research Field

磁性材料、スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究代表者は、反強磁性体の一つであるクロム酸化物（Cr2O3）を用いることで、磁石に付かない磁気特性（反強磁性）を電界（電圧）によって制御できることを見出してきた。本研究は、この成果を発展させ、従来の磁石材料の駆動エネルギーの約1/10～1/100となる約1 kJ/m3での駆動を達成した。また、その際の駆動速度は、従来材料とほぼ同等であり、速度の劣化が生じない。さらに、制御エネルギーの障壁がどこにあるかも明らかにし、更なる低エネルギー駆動と高速化の指針を得ることにも成功した。