2021 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体上へのホイスラー型ワイル半金属の薄膜実証とトポロジカル状態の電界制御
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20K21002
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 晋也 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30725049)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ホイスラー合金 / ワイル半金属 / 強誘電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，研究代表者が最近実現している強誘電体上への高スピン偏極率強磁性ホイスラー合金薄膜の低温・単結晶合成と磁性のゲート電圧制御を基軸とし，従来のスピントロニクス技術と親和性の高いホイスラー型ワイル半金属を強誘電体上へ薄膜として作製することで，そのトポロジカル状態のゲート電圧制御を実証することを目的とした．
ワイル半金属と理論予測されているホイスラー合金Ti2MnAlの薄膜作製を試みた．研究代表者のこれまでの研究成果を参考に，Ti2MnAl薄膜作製時の元素の供給比をTi : Mn : Al = 2 : 1 : 2に設定して作製を試みた．しかし，ホイスラー型の結晶構造の形成は確認できず，薄膜の組成も化学量論組成から大きくずれていることがわかった．そこで，組成解析の結果を基に，供給比をTi : Mn : Al=5 : 1.4 : 2に変更して作製を試みた．その結果，組成のずれの大幅な改善に成功し，ホイスラー型の結晶構造を有するTi2MnAlとなった．しかし．ワイル半金属に本来期待されるような大きな異常ホール伝導度，巨大な磁気抵抗比，カイラル異常由来の負の磁気抵抗比などの観測には至らなかった．これらの測定結果から，ワイル半金属特有の磁気輸送特性観測のためには結晶規則性の改善が鍵であることがわかった．
Ti2MnAl薄膜の作製が難しい状況を踏まえ，研究代表者が作製実績のあるスピンギャップレス系ホイスラー合金を強誘電体基板上に薄膜成長し，バンド構造に起因した磁気輸送特性の電界制御を試みた．電界印加によって磁気輸送特性がわずかに変化する様子が見られ，強誘電体とのヘテロ構造を利用することで，ギャップレス電子状態に起因した物性を電界で制御できる可能性を見出した．
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[Journal Article] Giant converse magnetoelectric effect in a multiferroic heterostructure with polycrystalline Co2FeSi2022
Author(s)
Shumpei Fujii, Takamasa Usami, Yu Shiratsuchi, Ireene Azaceta, Adam Krrigan, Amran Mahfudh Yatmeidhy, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, Ryoichi Nakatani, Vlado K. Lazarov, Tamio Oguchi, Yoshihiro Gohda, and Kohei Hamaya
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Journal Title
NPG Asia Materials
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed
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