2016 Fiscal Year Annual Research Report
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25220604
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
千葉 大地 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10505241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
好田 誠 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00420000)
上野 和紀 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10396509)
小野 新平 一般財団法人電力中央研究所, 材料科学研究所, 上席研究員 (30371298)
塚崎 敦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 電界効果 / 金属磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の根本にある狙いは、電気的に材料の機能開拓を可能にする手段-電界効果-を、材料の枠を超えて活用し、省エネ・高効率な利用展開・材料間の融合的新機能創発を図るものである。その広い目的の中で、本研究では磁性体に着目し、中でも身近な金属の磁性を電界効果で自在に操る手法を確立し、その背景に眠るサイエンスの理解と応用展開を目指す。中でも、①電界効果により金属元素の電子数を増減させ、磁性が変化するメカニズムを解明すること、②天然には磁石として存在しない金属を電気的に磁石にすること、③磁場や電流に頼らない次世代の電気的磁気記録手法を確立すること、④ナノ構造の新規形成手法への展開を図ることを目指している。今年度論文成果として発表した主なものは下記のとおりである。
(1)MgO/Co/Pt系では磁性の電界効果の観測にすでに成功していたが、絶縁体であるMgOと強磁性体であるCoの間に非磁性体のPdを挿入した系において、従来より1-2桁大きな磁気異方性の電界制御効率を得ることに成功した。(2)超高誘電率材料をゲート絶縁膜とした構造において、史上最大級の磁気異方性の電界制御効率を達成した。(3)ゲート電圧の符号に応じて磁気異方性の変調機構が異なる可能性を示した。(4)超常磁性状態の電界制御に成功した。(5)強磁性相転移の電界制御の起源に関わる、交換相互作用に対する電界効果を実験的に観測した。(6)極性酸化物基板上に直接製膜したCo超薄膜が、基板の極性に応じて全く異なる磁気的性質を示すことを発見した。(7)MgO薄膜層とイオン液体の二重誘電層を有する電気二重層トランジスタの基礎特性を評価した。(8)フレキシブル基板上に製膜したNi超薄膜において、史上最大級の応力誘起磁気異方性制御に成功した。
以上のように、巨大な電界効果の原理実証と、そのメカニズムについて大きな進展があった。
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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
順調に成果を発表できており、当初の目標を超える研究の進展も多く得られている。当初予定の中の、「電界によるナノ構造の新規形成手法への展開」に関して、現在実験を進めているものの成果としてはまだ未発表であるため、今年度はこれにも力を割きたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に得られつつある成果を今年度も余すことなく論文発表していきたい。また、当初計画以上の成果をさらに発展させることに加え、最終年度は当初計画をしっかりと遂行・成果発表することを念頭に研究を遂行したい。
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[Journal Article] Electrical control of superparamagnetism2016
Author(s)
K. T. Yamada, T. Koyama, H. Kakizakai, K. Miwa, F. Ando, M. Ishibashi, K.-J. Kim, T. Moriyama, S. Ono, D. Chiba, and T. Ono
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 10
Pages: 013004-1-3
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] イオン液体を用いたCo/Pt薄膜における磁性の電界制御2017
Author(s)
石橋未央, 山田貴大, 安藤冬希, 小山知弘, 柿堺悠, 水野隼翔, 三輪一元, 小野新平, 森山貴広, 千葉大地, 小野輝男
Organizer
日本物理学会 第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
Year and Date
2017-03-17
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[Presentation] Microscopic Origin of Dzyaloshinskii-Moriya Interaction2017
Author(s)
S. Kim, K. Ueda, G. Go, P. -H. Jang, K. -J. Lee, A. Belabbes, A. Manchon, M. Suzuki, Y. Kotani, T. Nakamura, K. Nakamura, T. Koyama, D. Chiba, K. T. Yamada, D. -H. Kim, T. Moriyama, K. -J. Kim, and T. Ono
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
Year and Date
2017-03-16
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[Presentation] Electrically controlled magnetism in ferromagnetic Pt2017
Author(s)
K. Yamada, M. Suzuki, A. -M. Pradipto, T. Koyama, S. Kim, K. -J. Kim, S. Ono, T. Taniguchi, H. Mizuno, F. Ando, K. Oda, H. Kakizakai, T. Moriyama, K. Nakamura, D. Chiba, and T. Ono
Organizer
第64回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
Year and Date
2017-03-15
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[Presentation] Correlation between Magnetism and the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in the Pt/Co/MgO trilayer2016
Author(s)
S. Kim, K. Ueda, G. Go, P. -H. Jang, K. -J. Lee, A. Belabbes, A. Manchon, M. Suzuki, Y. Kotani, T. Nakamura, K. Nakamura, T. Koyama, D. Chiba, K. Yamada, D. -H. Kim, T. Moriyama, K. -J. Kim, and T. Ono
Organizer
第15回スピントロニクス入門セミナー
Place of Presentation
福岡リーセントホテル（福岡県福岡市）
Year and Date
2016-12-16
Int'l Joint Research
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[Presentation] 欠陥間を移動する磁壁の観測2016
Author(s)
谷口卓也, Kab-Jin Kim, 小山知弘, 千葉大地, 小野輝男
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市）
Year and Date
2016-09-15
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[Presentation] フレキシブル基板上金属超薄膜の磁気特性の応力による制御2016
Author(s)
太田進也, 浅井遼, Do Bang, 粟野博之, 小関貴裕, 赤峰宏和, 藤井達也, 生津資大, 竹延大志, 小山知弘, 千葉大地
Organizer
日本機械学会2016年度年次大会
Place of Presentation
九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
Year and Date
2016-09-12
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