2022 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring topological and quantum effects in ferromagnetic Weyl semimetals for spintronic devices
| Project/Area Number |
22F32037
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
| Host Researcher |
深見 俊輔 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60704492)
|
|---|
| Foreign Research Fellow |
HAN JIAHAO 東北大学, 電気通信研究所, 外国人特別研究員
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-07-27 – 2024-03-31
|
| Keywords | スピントロニクス / ワイル半金属 / ノンコリニア反強磁性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ワイル半金属Mn3Snの新奇物性に基づく新機能デバイスの創製に向けた材料・素子研究を行った。Mn3Snと非磁性重金属の積層構造において、非磁性重金属が生成するスピン軌道トルクがMn3Snに働くメカニズムを、交流電流を用いた磁気トルク測定や直流電流を用いた磁化反転測定などから明らかにした。Mn3Snのカイラルスピン構造で形成される磁気秩序はオクタポールと呼ばれるカイラルスピン構造の各副格子のスピン磁気モーメントの対称性を反映した線形結合で与えられる物理量によって特徴づけられ、これによって強磁性体の磁化とのアナロジーを働かせることができると考えられていた。しかし本研究からオクタポールはスピン軌道トルクに対して強磁性体の磁化とは異なる振る舞いを示すことが明らかになった。またここから発展させてオクタポールに働くトルクを定量評価した。
この他、Mn3Snのカイラルスピン構造の回転運動や磁区構造に関連した研究を進め、従来研究では明らかになっていなかったスピン構造やスピン輸送特性に関する知見を得るための試料作製条件、実験条件などを確立した。
また、反強磁性体中でのコヒーレントなスピンダイナミクスに関する先行研究をまとめ、「Coherent Antiferromagnetic Spintronics」と題したレビュー論文を借りふぉるにだが医学リバーサイド校、マサチューセッツ工科大学の研究者と連名で執筆し、３月にNature Materials誌に掲載された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ワイル半金属を用いた新規スピントロニクス現象とその機能性素子応用に向け、従来の理解にない知見が創出されており、研究計画通りに進展していると判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
得られた知見の論文化に取り組むとともに、ワイル半金属と強磁性体や非磁性体を組み合わせた様々な系を作製して、磁気特性、磁気輸送特性、電流誘起スピンダイナミクスなどを測定し、ワイル半金属のトポロジカルなバンド構造が創発する新奇物性を明らかにし、機能性素子としての有用性や、応用に向けた材料・素子設計指針を明らかにする。
|
