2023 Fiscal Year Annual Research Report
Control of spin-orbit torque in topological crystalline insulator (Pb,Sn)Te and its application
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22H01932
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 昭夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00272534)
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スピン軌道トルク / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気記録デバイスの書込みにあたる磁化反転の手法としてスピン軌道トルク(SOT)を用いる方法が注目されている。これまで、スピン軌道相互作用の大きい重金属を用いた磁化反転が研究されてきたが、トポロジカル絶縁体を利用すると、表面状態のスピン偏極した電子流によってより高効率での磁化反転が実現すると注目され、実際のデバイス構造を用いた実験研究が行われている。本研究では、トポロジカル結晶絶縁体に属するSnTeと強磁性体との接合構造を作製し、SnTeの表面状態のスピン偏極電子流によるスピン軌道トルクを実験的に評価し、高効率の磁化反転の可能性を探索することを目的として研究を行っている。
実際の実験では、バルク絶縁性を保つためにSnTeと自明な絶縁体であるPbTeとの混晶である(Pb,Sn)Teと磁性絶縁体であるEuSとの接合構造を分子線エピタキシー(MBE)法により作製し、スピン軌道トルクの大きさを評価するための測定を行った。交流電流下でのホール測定において、ホール電圧の第2高調波成分の測定を行った。その結果、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性は、(Pb,Sn)Te表面のスピン偏極電子流がEuSの磁化に及ぼすスピン軌道トルクを反映したと思われる特徴的な形状を示すことを確認した。ホール電圧の第2高調波成分からスピン軌道トルクの大きさを見積もったところ、他のトポロジカル絶縁体で報告されている値と同程度であることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性が特徴的な形状を示すことを見出し、スピン軌道トルクの作用を確認できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、スピン軌道トルク評価の測定を行う。
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