2022 Fiscal Year Annual Research Report
Active control of magnetic anisotropy in ultrathin antiferromagnetic films
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20K05302
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
壬生 攻 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 雅章 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50508405)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 反強磁性体 / 超薄膜 / 磁気異方性 / スピントロニクス / メスバウアー分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，物質中で原子がもつ磁気モーメントの方向が打ち消し合っている「反強磁性体」を，より「能動的な」磁性材料にするため，反強磁性超薄膜の「磁気異方性」（原子磁気モーメントの方向）を，外的刺激により制御することを目的としたものである。最終年度までの 3 年間，代表的な反強磁性物質であるヘマタイトの薄膜を主たる対象とし，磁気異方性に対する異種元素ドーピング，膜厚制御，エピタキシャル歪みなどの静的変調の影響を系統的に調べるとともに，重金属ドープヘマタイト薄膜の室温付近での磁気異方性を電圧印加（外的刺激）によって動的に制御する実験を試みた。これらの過程で，研究代表者の強みであり，原子核によるガンマ線の共鳴吸収スペクトルを通じて反強磁性体の局所的磁気モーメントの方向がわかる「メスバウアー分光法」を駆使するとともに，より簡便な電気伝導測定を通じた反強磁性磁気モーメントの方向の検出方法を確立した。後者に関しては，絶縁体であるヘマタイト薄膜の上部に蒸着したプラチナ薄膜の「スピンホール磁気抵抗効果」を面内印加磁場の方向を変えながら測定することが有効であることが示された。磁気異方性に対する静的変調の研究は順調に進み，系統性なデータが蓄積された。一方，動的変調に関しては，2 年度目の末に，リチウム化合物薄膜と積層化したヘマタイト薄膜において，原子磁気モーメントの方向が低温側の垂直方向から高温側の面内方向に切り替わる「モーリン転移温度」が，電圧印加によりわずかに変化することを示すデータを得るに至り，最終年度には，その裏付け実験を重点的に推進した。以上の成果は，共著の解説論文 3 報として国内専門誌に公表されるとともに，国際学会で 1 件，国内学会・研究会で 5 件の発表に結びついている。また，国際学術論文の原稿が完成し，まもなく投稿の予定である。
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