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2020 Fiscal Year Research-status Report

反強磁性スピントロニクスに向けた反強磁性磁気モーメントの電気的制御機構の理解

Research Project

Project/Area Number 19K15445
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

羽尻 哲也  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80727272)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsノンコリニア反強磁性体 / 逆ペロブスカイト窒化物 / スピントルク / スピン軌道トルク
Outline of Annual Research Achievements

逆ペロブスカイト窒化物反強磁性体Mn3ANはA原子によって反強磁性スピン構造や局所磁気モーメントの大きさが変化する事が知られている。昨年度はA原子を変えた反強磁性体Mn3AN/強磁性体積層膜において交換結合磁界の電気的スイッチングを行い,交換結合磁界の反転が飽和する電流密度はMnの局所磁気モーメントの大きさに相関することを見いだしてきた。一方でMn3GaN/Pt積層膜において強磁性体のスピン軌道トルクと同様の測定を行ったところ,パルス電流密度に依存して可逆的にホール抵抗が変化する事を見いだしたが,その起源が明らかでなかった。交換結合磁界のスイッチングに比べ,スピン軌道トルクではより直接的に反強磁性スピンの挙動を観測出来ると考えられる事より,本年度はMn3GaN/Pt積層膜のホール抵抗の電気的スイッチング機構の解明に重点を置いて研究を進めた。
Mn3ANはΓ4gおよびΓ5gと呼ばれるノンコリニア反強磁性構造を取り,Γ4g構造あるいは歪んだΓ5g構造を取るときベリー曲率がブリルアンゾーンでノンゼロになり異常ホール効果が発現する。Mn3GaNは室温においてはΓ5g構造を示す事より,歪みのないMn3GaN薄膜においては異常ホール効果は観測されなかった。一方で引っ張り歪みを印加する事で異常ホール効果が発現し,その歪み量に応じて異常ホール効果が大きくなる事を見いだした。
歪み印加したMn3GaNとPt or Ta積層膜においてスピン軌道トルク測定を行ったところ,歪み量から期待される異常ホール効果と同程度のホール抵抗の変化が観測された。またパルス幅依存性やパルス印加後のホール抵抗の減衰挙動より,パルス印加による熱の影響はあるものの,観測されたホール抵抗のスイッチングへの寄与は小さい事を見いだし,スピン軌道トルクである事の実証を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた反強磁性体/強磁性体における交換結合磁界の電気的スイッチングに加え,ノンコリニア反強磁性体/重金属積層膜におけるスピン軌道トルクへの展開を行う事が出来たため。

Strategy for Future Research Activity

ノンコリニア反強磁性体/重金属積層膜におけるスピン軌道トルクのさらなる高効率化を目指す。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスによる緊急事態宣言による研究中断,予定していた国際学会のオンライン化により,消耗品・旅費が想定以上に使われなかったため。
繰越金は次年度に投稿予定している論文投稿費用,消耗品に充当する予定である。

  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Johannes Gutenberg大学 Mainz/Augsburg大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Johannes Gutenberg大学 Mainz/Augsburg大学
  • [Journal Article] Room-temperature magnetic skyrmion in epitaxial thin films of Fe2-xPdxMo3N with the filled β-Mn-type chiral structure2020

    • Author(s)
      B. Qiang, N. Togashi, S. Momose, T. Wada, T. Hajiri, M. Kuwahara, H. Asano
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 117 Pages: 142401

    • DOI

      10.1063/5.0024071

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scaling the electrical current switching of exchange bias in fully epitaxial antiferromagnet/ferromagnet bilayers2020

    • Author(s)
      T. Hajiri, H. Goto, and H. Asano
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW B

      Volume: 102 Pages: 014404

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.102.014404

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 室温スキルミオンFexPd2-xMo3Nエピタキシャル薄膜の量子輸送特性及び磁気状態図2021

    • Author(s)
      強博文,富樫宣孝,百瀬秀平,和田壮史,深澤健留,羽尻哲也,桑原真人,浅野秀文
    • Organizer
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部 若手研究会
  • [Presentation] ノンコリニア反強磁性体Mn3GaNの磁気輸送およびスピン軌道トルク磁化反転特性2021

    • Author(s)
      松浦健人,羽尻哲也,園田航,田中恵理,浅野秀文
    • Organizer
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部 若手研究会
  • [Presentation] TiNバッファ層を用いた六方晶Mn3Ga薄膜の成長包囲制御と評価2021

    • Author(s)
      安藤優介、羽尻哲也、松岡孝輔、植田 研二、浅野秀文
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 室温スキルミオンFe2-xPdxMo3Nエピタキシャル薄膜の磁気輸送特性2021

    • Author(s)
      深澤 健留、強 博文、百瀬 秀平、羽尻 哲也、浅野 秀文
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] ノンコリニア反強磁性体逆ペロブスカイト窒化物薄膜Mn3GaNにおける異常ホール効果とスピン軌道トルクスイッチング2021

    • Author(s)
      園田 航、松浦 健人、田中 恵理、羽尻 哲也、浅野 秀文
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 室温スキルミオンFe2-xPdxMo3Nエピタキシャル薄膜の磁気状態図2021

    • Author(s)
      強 博文、富樫 宣孝、百瀬 秀平、和田 壮史、深澤 健留、羽尻 哲也、桑原 真人、浅野 秀文
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Electrical switching of Hall resistance in noncollinear antiferromagnetic antiperovskite nitrides2020

    • Author(s)
      K. Matsuura, T. Hajiri, K. Sonoda, S. Ishino, H. Asano
    • Organizer
      2020 Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication and characterization of NbN magnetic Josephson junctions using non-collinear antiferromagnet Mn3GaN2020

    • Author(s)
      H. Kato, S. Nakamura, K. Matsuura, B. W. Qiang, T. Hajiri, H. Asano
    • Organizer
      2020 Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic skyrmions in epitaxial thin films of A2Mo3N with the filled β-Mn type structure2020

    • Author(s)
      B. W. Qiang, N. Togashi, S. Momose, T. Wada, T. Hajiri, M. Kuwahara, H. Asano
    • Organizer
      2020 Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 六方晶Mn3Gaエピタキシャル薄膜作製と磁気特性2020

    • Author(s)
      安藤優介、羽尻哲也、植田研二、浅野秀文
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [Presentation] Mn3GaN/X素子 (X=Pt, BixSb1-xによる電流駆動磁化反転の低電流密度化2020

    • Author(s)
      園田航,羽尻哲也,松浦健人,田中恵理,浅野秀文
    • Organizer
      第30回 学生による材料フォーラム
  • [Presentation] ノンコリニア磁性体Mn3Ni1-xCuxN薄膜の作製と磁気・電気的特性2020

    • Author(s)
      三木竜太,羽尻哲也,Z. Kan,C. Hua,G. Philipp,浅野秀文
    • Organizer
      2020日本磁気学会学術講演会
  • [Remarks] 羽尻哲也ホームページ

    • URL

      http://thajiri.web.fc2.com/index.html

  • [Remarks] 浅野研究室ホームページ

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/

URL: 

Published: 2021-12-27  

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