2020 Fiscal Year Annual Research Report
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20H02598
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山ノ内 路彦 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (40590899)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電流誘起磁壁移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究経験をもとに、パルスレーザー堆積法を用いてSrTiO3 (001)基板上にワイル点を有する強磁性酸化物SrRuO3の薄膜を作製した。作製した薄膜についてX線回折の2θ/θスキャンを調べた結果、作製した薄膜のピーク位置はSrRuO3の220回折と一致した。このSrRuO3薄膜を素子に加工して膜面垂直方向の磁化に関係した異常ホール効果の温度依存性を調べたところ、低温における異常ホール係数の符号は負であったが、125 K-130 Kの間で符号が変わり、それよりも高温で異常ホール係数の符号が正になった。続いて、局所的に電流磁場を発生させることによりこの素子のチャネル内に磁壁を導入した後、チャネルに電流を印加した状態で膜面垂直方向の磁場を掃引して電流による磁壁保磁力の変調を調べた。ここで、磁壁位置の検出には異常ホール効果を用いた。その結果、磁壁には電流によって電流方向の磁壁移動を誘起する膜面垂直方向の有効磁場が作用していることが分かった。また、当初の研究計画で特異な磁壁移動が観測されると期待していた異常ホール係数の符号が変化する温度近傍においも、単位電流あたりの有効磁場の大きさは温度に対してほぼ連続的に変化し、温度の低下とともに増加することが分かった。しかし、この異常ホール係数の符号が変化する温度近傍における単位電流あたりの有効磁場の大きさは、従来の磁壁内のスピン緩和に起因したフィールドライクトルクから予想される値よりも大きいため、ワイルフェルミオンと磁壁の相互作用などが磁壁移動に与えている可能性があることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画では、異常ホール係数の符号が変化する温度近傍において、特異な電流誘起磁壁移動が観測されると期待していたが、この温度近傍においても単位電流あたりの有効磁場の大きさは、温度に対して特異な振る舞いを示さずほぼ連続的に変化した。しかし、この温度近傍における単位電流あたりの有効磁場の大きさは、従来の磁壁内のスピン緩和に起因したフィールドライクトルクから予想される値よりも大きいため、ワイルフェルミオンと磁壁の相互作用などが磁壁移動に与えている可能性があることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の結果をもとに、より広い温度範囲で電流によって磁壁に作用する有効磁場の温度依存性と異常ホール効果の温度依存性を比較し、ワイルフェルミオンと磁壁移動の関係を明らかにする。ワイルフェルミオンと磁壁移動の関係が見られない場合には、膜厚の薄いSrRuO3膜を前年度と同様の素子形状に加工した後、バックゲートなどで電界を印加してフェルミ準位をワイル点に近づけることにより、ワイルフェルミオンが有効磁場に影響を与えるか調べる。
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