2014 Fiscal Year Annual Research Report
純スピン流注入による磁気相転移の選択的制御と革新的ナノスピンデバイスへの応用
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25220605
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木村 崇 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80360535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河江 達也 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30253503)
原 正大 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (50392080)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | スピン注入 / 相転移 / 反強磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、純スピン流を用いて、金属-絶縁体転移現象を低消費電力、且つ選択的に誘起し、数桁の超巨大抵抗変化をもたらす革新的ナノスピンデバイスを開発することである。
我々は、電界誘起相転移を起こす物質が、Mn酸化物、Gd酸化物、CoドープTi酸化物など、磁性を持つ原子を含んだ物質で構成されている場合が多いことに着目し、相転移現象とスピン状態の相関を期待し、GdOxをベースにした相転移デバイスにおいて、電極を強磁性金属にすることで、相転移現象におけるスピンの役割を実験的に調べてきた。今年度は、より d 電子の寄与が大きい NiO を用いて、W/NiO/CoFeB 構造を作製し、同様の相転移現象の可能性、及び磁場印加効果などを詳細に評価した。その結果、NiO の反強磁性転移に伴い、高抵抗状態から低抵抗状態へと遷移するスイッチング電圧が大きくなる傾向が観測され、更に磁性体電極のスピンと反強磁性体のスピンの相対方向に依存した変化も観測された。
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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
NiO のスパッタ成膜に苦労した時期があったが、大学院生の期待以上の働きにより、クリアーすることができた。安定したスイッチング素子を、現時点で、作製できているのは、非常に幸運と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、強磁性電極を用いた磁性酸化物の金属絶縁体相転移現象の実験を継続して行い、その詳細な機構解明を目指す。とりわけ、Ni酸化物において、安定した相転移特性が得られため、今年度は、その磁場依存性、温度依存性などを詳細に調べると共に、より直接的な情報を得るために、放射光を利用した研究を予定している。これにより、相転移によるミクロなスピン状態の変化が、どのように変化しているかを直接確認すること
ができる。更に、圧力印加セルの開発も順調に進んでいるため、今年度中に、圧力と相転移の関係を詳細に調べる。これらの実験と並行して、連携研究者による鉄シリサイド・ナノロッドの条件も最適化されてきたため、本物質への巨大スピン注入実験にも着手する。
同時に、新たに開発した二次元金属薄膜を用いた高感度磁気センサーを持ちいて、ナノロッドや磁性酸化物の相転移に伴う磁化測定の実験も試みる予定である。
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