2023 Fiscal Year Final Research Report

Non-Collinear Spintronics

Research Project

PDF

Project/Area Number	19H05622
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Broad Section D
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	FUKAMI Shunsuke 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60704492)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	家田淳一国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究主幹 (20463797) 金井駿東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (40734546) DUTTAGUPTA SAMIK 東北大学, 先端スピントロニクス研究開発センター, 助教 (30807657) 張超亮東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80807678)
Project Period (FY)	2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords	スピントロニクス / 不揮発性メモリ / 新原理コンピューティング / ノンコリニア反強磁性体 / トポロジカル磁気構造
Outline of Final Research Achievements	Electrical control of collective magnetic ordering in magnetic systems is a central focus in the field of spintronics. In the past years, collinear magnetic orders such as magnetization in ferromagnets and Neel vectors in antiferromagnets have been investigated as the object for electrical control, and magnetic fields, spin-transfer torques, and spin-orbit torques have been used as driving forces for them. In this project, we focus on non-collinear magnetic structures in both the magnetic order to be controlled and the source of the driving force for the magnetic order control. We have obtained results on the control of magnetic order using spin currents generated by the Berry curvature (fictitious magnetic field) of chiral spin structures and on the electrical control of chiral spin structures in noncollinear antiiferromagnets.
Free Research Field	スピントロニクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	磁性体の磁気秩序の電気的制御は、伝導電子スピンとローカルな磁気構造の相互作用によってもたらされる。これまで「磁場」、「スピン移行トルク」、「スピン軌道トルク」が磁気秩序の制御の駆動力の生成源、「磁化」、「ネールベクトル」が制御の対象となる磁気秩序として扱われていたのに対して、本研究により「仮想磁場」、「カイラルスピン構造」がこの枠組みに加わった。これはスピントロニクスの学理を一段階発展させる学術的に意義のある成果である。加えて磁気秩序の電気的制御は不揮発性磁気メモリで利用されており、また超高性能・超低消費電力新原理コンピュータの実現への扉を開くものであり、この点で高い社会的意義も有している。