2022 Fiscal Year Annual Research Report
ワイル半金属を用いた電流誘起スピン軌道トルクの解明とそのデバイス応用
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20H02174
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
植村 哲也 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (20344476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 憲治 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50360946)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁性ワイル半金属 / スピン軌道相互作用 / スピン軌道トルク / 強磁性トンネル接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，磁性ワイル半金属材料において発現する強いスピン軌道相互作用を利用した強磁性体磁化制御の学理を確立し，高速性・低消費電力性に優れたスピントロニクスデバイスの基盤技術を確立することである．そのため，磁性ワイル半金属であることが理論的に指摘されているホイスラー合金（以下，ワイル型ホイスラー合金とよぶ）をスピン源としたスピン軌道トルク(SOT)の特性を理論および実験により明らかにするとともに，これを利用した強磁性体磁化制御を確立する．具体的には，ワイル型ホイスラー合金の異常ホール効果により生成されたスピン流を用いて，強磁性トンネル接合の磁化自由層の磁化制御をめざす．
昨年度まで，フェルミ準位近傍にワイル点があることが理論的に示されているCo2MnAlやCo2MnGaのワイル型ホイスラー合金薄膜に着目し，それらの結晶構造解析，および，異常ホール効果や異常ネルンスト効果などの磁気輸送特性や熱電特性の評価を通じて，薄膜の成膜条件を最適化した．その知見を活用し，最終年度にあたる今年度は，Co2MnAl をスピン源としてCoFeB垂直磁化膜のSOT磁化反転を無磁場下で実証することに成功した．CoFeB垂直磁化膜は現在の磁気ランダムアクセスメモリの磁化自由層として広く用いられており、その磁化反転を確立できたことは，磁性ワイル半金属によるSOT磁化反転を活用した高速性・低消費電力性に優れた新規スピントロニクスデバイスの創出につながる重要な成果である．
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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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