Improving perpendicular magnetic anisotropy of Fe/MgO and its voltage controllability by introducing nonmagnetic elements

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15158
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sakamoto Shoya 東京大学, 物性研究所, 助教 (50868114)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: スピントロニクス / 磁気異方性 / 磁気異方性制御 / 放射光分光 / 磁性体

Outline of Final Research Achievements

In this project, we aimed to improve the magnetic anisotropy of Fe/MgO-based systems and its sensitivity to voltage application by introducing nonmagnetic metal elements. First, we examined how electrons behave at the Fe/MgO interface by performing synchrotron spectroscopy measurements and obtained new insights into the origin of magnetic anisotropy in Fe/MgO systems. Next, we doped V or Al in Fe/MgO to modify the position of the Fermi level or the electronic structure. We find that V doping, which introduce electrons to the system, can increase the sensitivity of magnetic anisotropy to the voltage application.

Free Research Field

スピントロニクス 、物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Fe/MgOをベースとした薄膜は、次世代磁気メモリにおいて最も重要な要素であり、FeとMgOの界面が生み出す磁気異方性とその電圧変調効率を向上することが課題となっている。本研究成果は、Fe/MgOにおける磁気異方性の起源に関する新しい知見を与えただけでなく、従来までの重元素を導入する以外の方法で性能向上が可能であることを示した点で意義があり、今後の研究の展開が期待される。