Spin current control of magnetization in conductive 5d transition metal oxide

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15434
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Ueda Kohei 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60835289)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スピントロニクス / スピン流 / 薄膜 / 5d遷移金属酸化物

Outline of Final Research Achievements

In this report, we investigate 5d transition metal oxide in order to understand the spin-current physics. We measured spin transport properties in bilayer composed of ferromagnet NiFe alloy and amorphous IrO2, which is one of simplest 5d Ir oxides. The IrO2 exhibits large efficiency of charge to spin current conversion, which is comparable to that of Pt control sample, suggesting that unique electronic structure plays a crucially important role in spin current generation. Moreover, the spin current generation strongly depends on stack order of the bilayer, providing useful information on the device design including the Ir oxide. These findings highlight that 5d transition metal oxides are platform as future spintronic materials.

Free Research Field

酸化物スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スピン流による磁化制御は次世代の磁気メモリ応用のために重要である。本研究で着目した5d遷移金属酸化物の代表であるイリジウム酸化物IrO2は、これまでスピン流研究において実績のある5d遷移金属Ptと同程度のスピン流生成源であることが明らかになった。本成果は、イリジウム酸化物のスピントロニクス材料としての指針を得ることに貢献できたため学術的にも意義がある。今後は、結晶化や配向性に着目したスピン流研究に期待が出来る。さらに、スピン流の微視的理解を深めるために、金属二層膜では実現困難な酸化物エピタキシャル界面に着目した研究に展開できる。