2021 Fiscal Year Annual Research Report
六方晶系スピントロニクス材料の電圧スピン操作への応用検討
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19K04482
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
野崎 友大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10610644)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 六方晶 / 電界制御 / 垂直磁気異方性 / 薄膜 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、超低消費電力を実現するスピンの操作方法として、電界による界面垂直磁気異方性の変調効果(電圧効果)が注目を集めている。本研究では、これまで精力的な研究が行われてきた立方晶系に代わり、六方晶系スピントロニクス材料を用いて電界で高効率にスピン操作をできるかを検討するために、課題となっている六方晶Co系と相性の良い新規酸化物ゲート材料の開発を通して、六方晶系の電圧効果の調査を行った。
大きな電圧効果の実現可能性の検討には、格子不整合を気にせずに積層できるアモルファス酸化物ゲート（AlOx, TiOx, HfOx）を用いた構造を用い、強磁性体であるCoがアモルファス酸化物ゲートとの界面で酸化されCoOが形成されているときに、安定して大きな電圧効果が得らえれることを突き止めた。ここで得られた電圧効果は立方晶系の類似構造と比べて同等以上であり、六方晶系スピントロニクス材料の電界による高効率スピン操作の可能性を示す重要な成果を上げることができた。
並行して、実用上必須となる、結晶酸化物ゲートを用いた構造の検討も行い、六方晶Co系に格子整合するCr2O3ゲート上にエピタキシャル成長させたCoの電圧効果を観測することに成功した。さらに難易度の高いCo上のCr2O3ゲートのエピタキシャル成長にも取り組んだ。六方晶Co系に格子整合する結晶ゲート材料の開発はその高い難易度から未開拓な領域であったが、Cr2O3ゲートの開発を通して、六方晶系スピントロニクス材料での完全エピタキシャル構造の実現への道筋を示すことができた。
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