2022 Fiscal Year Annual Research Report
Highly efficient magnetization manipulation by spin conversion in ferromagnetic ordered alloys
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20H00299
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
関 剛斎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40579611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 良雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (10361198)
温 振超 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主任研究員 (40784773)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピンオービトロニクス / スピン変換 / 規則合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、①強磁性金属内におけるスピン変換の全容の究明、②自己誘導的スピン軌道トルクの機構の理解とその制御、③高いスピン変換効率を有する強磁性金属を創製の３つの研究項目を計画し、最終年度である当該年度は各々の項目について以下のように研究に取り組んだ。
①に関して、昨年度から引き続き、強磁性スピン変換層 (FM1) / 非磁性層 (NM) / 強磁性検出層 (FM2)の巨大磁気抵抗(GMR)膜に対し、スピントルク強磁性共鳴（ST-FMR）およびホール電圧の高調波測定を行うことで、スピン変換効率を定量的に評価した。室温では常磁性、170K近傍で強磁性相転移を示すCo3Sn2S2化合物を測定対象とし、スピン変換効率の温度依存性を調べたところ、強磁性相転移に伴ってスピン変換効率が顕著に増大すること見出した。さらに、詳細な解析モデルを構築し、強磁性Co3Sn2S2において支配的になるスピン変換の機構を明らかにすることに成功した。これらの知見は、強磁性金属内におけるスピン変換の全容の究明に繋がる重要な成果である。②に関しては、Ptスピンホール層で上下を挟まれたCo/Ir/Co反強磁性結合膜におけるデュアルスピン軌道トルク(SOT)や、CoSiトポロジカル半金属における元素ドープによる電子状態変調および界面効果がSOTに与える影響を調べる実験を通して、自己誘導的SOTを含むSOT全体の物理機構について理解を深めることができた。③については、Co2MnGaとCo2MnAlを組み合わせた4元系のCo2Mn(GaAl)規則合金を作製し、電気伝導特性の組成依存性を詳細に調べ、異常ホール効果が増大する組成を見出した。これは、高いスピン変換効率を有する強磁性金属の創製に繋がる成果である。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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