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2011 Fiscal Year Annual Research Report

電気的な磁化操作に関する研究

Research Project

Project/Area Number 21681021
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

千葉 大地  京都大学, 化学研究所, 助教 (10505241)

Keywordsスピンデバイス / 磁化制御 / 電界効果 / 磁気メモリ / 磁気異方性
Research Abstract

本研究では主に強磁性半導体を用いて電気的に磁化を操作することを目的としている。大きな目的は、外部磁場を用いずに電界(ゲート絶縁層を介した強磁性体への電圧印加)のみで磁化をスイッチすることである。本年度の主な成果は以下のとおりである。まず代表的な遷移金属強磁性体であるコバルトの磁気相転移を室温付近で電界誘起することに成功した。これまで強磁性半導体において同様な現象を観測してきたが、強磁性金属において磁性を電界スイッチすることは世界で初めての成果である。±10Vのゲート電圧印加により、強磁性相転移温度が最大で12K程度変化することが分かった。本成果はNature materialsに掲載された。また、ゲート絶縁層の代わりにイオン液体とコバルト界面に形成される電気二重層を用い巨大な電界を印加することで、強磁性相転移温度の制御温度範囲を室温を挟んで100K程度にまで増大することにも成功した。同時に制御ゲート電圧も1/5に低減することに成功し、低電力動作と室温での制御性を実証することができた。本成果はApplied Physics Lettersに掲載された。これら成果は招待講演4つを含む国際会議、国内会議でも発表し、広く公表することができた。また、コイルに電流を流すことなく磁性体の漏れ磁界を電圧でオンオフできることができるため、電圧駆動型の電磁石への応用が期待できる。同概念に関する特許を出願中である。

  • Research Products

    (24 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Electrical control of Curie temperature in cobalt using an ionic liquid film2012

    • Author(s)
      K.Shimamura, D.Chiba, S.Ono, S.Fukami, N.Ishiwata, M.Kawaguchi, K.Kobayashi, T.Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Pages: 122402(1)-(3)

    • DOI

      doi:10.1063/1.3695160

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic field insensitivity of magnetic domain wall velocity induced by electrical current in Co/Ni nanowire2011

    • Author(s)
      T.Koyama, D.Chiba, K.Ueda, H.Tanigawa, S.Fukami, T.Suzuki, N.Ohshima, N.Ishiwata, Y.Nakatani, T.Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 98 Pages: 192509(1)-(3)

    • DOI

      doi:10.1063/1.3590713

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Current-Induced Magnetic Domain Wall Motion in Co/Ni Nanowire at Low Temperature2011

    • Author(s)
      K.Ueda, T.Koyama, D.Chiba, K.Shimamura, H.Tanigawa, S.Fukami, T.Suzuki, N.Ohshima, N.Ishiwata Y.Nakatani, T.Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 4 Pages: 063003(1)-(3)

    • DOI

      DOI:10.1143/APEX.4.063003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical Investigation of Notch Width Dependence of Domain Wall Structure in Co/Ni Nanowires2011

    • Author(s)
      K.Kondou, R.Hiramatsu, T.Koyama, Y.Nakatani, D.Chiba, S.Fukami, N.Ishiwata, T.Ono
    • Journal Title

      Japanese Jpurnal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 073002(1)-(3)

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.073002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real space observation of current-induced magnetic domain wall displacement in Co/Ni nano-wire by photoemission electron microscopy2011

    • Author(s)
      N Ohshima, T Koyama, H Tanigawa, M Kotsugi, T Ohkouchi, D.Chiba, T Kinoshita, T Ono
    • Journal Title

      Journal of Physics : Condensed Matter

      Volume: 23 Pages: 382202(1)-(3)

    • DOI

      doi:10.1088/0953-8984/23/38/382202

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wire Width Dependence of Threshold Current Density for Domain Wall Motion in Co/Ni Nanowires2011

    • Author(s)
      T.Koyama, D.Chiba, K.Ueda, H.Tanigawa, S.Fukami, T Suzuki, N.Ohshima, N Ishiwata, Y Nakatani, T.Ono
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 47 Pages: 3089-3091

    • DOI

      DOI:10.1109/TMAG.2011.2157308

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical control of the ferromagnetic phase transition in cobalt at room temperature2011

    • Author(s)
      D.Chiba, S.Fukami, K.Shimamura, N.Ishiwata, K.Kobayashi, T.Ono
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 10 Pages: 853-856

    • DOI

      DOI:10.1038/NMAT3130

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] All electrical operation of magnetic vortex core memory cell2011

    • Author(s)
      K.Nakano, D.Chiba, N.Ohshima, S.Kasai, T.Sato, Y.Nakatani, K.Sekiguchi, K.Kobayashi, T.Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Pages: 262505(1)-(3)

    • DOI

      doi:10.1063/1.3673303

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 磁壁電流駆動を用いたCo/Ni細線におけるスピン分極率の温度依存性2012

    • Author(s)
      上田浩平, 小山知弘, 千葉大地, 平松亮, 深見俊輔, 谷川博信, 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] 垂直磁化Co/Ni細線における面内磁場下の磁壁電流駆動2012

    • Author(s)
      吉村瑶子, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 山ノ内路彦, 大野英男, 仲谷栄伸, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] 極薄絶縁膜を用いた有機電界効果トランジスタ2012

    • Author(s)
      小野新平, 島村一利, Roger Hausermann, Bertram Batlogg, 千葉大地, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] CO垂直磁化膜における磁壁移動速度の電界制御2012

    • Author(s)
      千葉大地, 河口真志, 深見俊輔, 石綿延行, 島村一利, 小林研介, 小野輝男
    • Organizer
      第59回応用物理学関連連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 電気二重層を利用したCo超薄膜の磁性制御2012

    • Author(s)
      島村一利, 千葉大地, 小野新平, 深見俊輔, 石綿延行, 河口真志, 小林研介, 小野輝男
    • Organizer
      第59回応用物理学関連連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] Co/Pt超薄膜における磁性の電界制御2011

    • Author(s)
      千葉大地, 島村一利、深見俊輔、小野新平、石綿延行、小林研介、小野輝男
    • Organizer
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • Place of Presentation
      東北大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-26
  • [Presentation] 磁石を電界でコントロールする2011

    • Author(s)
      千葉大地
    • Organizer
      第一回ナノシステム若手交流会
    • Place of Presentation
      京都大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-02
  • [Presentation] 垂直磁化Co/Ni細線の磁壁電流駆動の温度依存性2011

    • Author(s)
      上田浩平, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 谷川博信、 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] 磁壁電流駆動における閾電流密度に対する外部磁場の影響II2011

    • Author(s)
      小山知弘, 上田浩平, 千葉大地, 深見俊輔, 谷川博信, 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] Co/Ni細線における磁壁内の磁化回転検出の試み2011

    • Author(s)
      平松亮, 近藤浩太, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] Co超薄膜における磁性の電界制御2011

    • Author(s)
      千葉大地, 深見俊輔, 島村一利, 石綿延行, 小林研介, 小野輝男
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2011-09-02
  • [Presentation] Electric field control of ferromagnetism in III-V ferromagnetic semiconductor structures2011

    • Author(s)
      D.Chiba, K.Kobayashi, T.Ono, F.Matsukura, H.Ohno
    • Organizer
      Moscow International Symposium on Magnetism
    • Place of Presentation
      モスクワ大学(ロシア)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-23
  • [Presentation] Modulation of coercivity by electric fields in Co/Pt ultra-thin films2011

    • Author(s)
      D.Chiba, S.Fukami, K.Shimamura, N.Ishiwata, K.Kobayashi, T.Ono
    • Organizer
      5th International Workshop on Spin Currents
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kuicr.kyoto-u.ac.jp/a topics/topics120319.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://pup.adm.kyoto-u.ac.jp/ja/news data/h/hl/news6/2011/120320 1.htm

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電圧駆動型電磁石2011

    • Inventor(s)
      千葉大地, 小野輝男
    • Industrial Property Rights Holder
      京都大学
    • Industrial Property Number
      特願2011-196860
    • Filing Date
      2011-09-09

URL: 

Published: 2013-06-26  

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