2013 Fiscal Year Research-status Report
垂直磁化強磁性体/半導体界面制御による新規磁化反転機構の創出
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25600011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
好田 誠 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00420000)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / スピンホール効果 / スピントロニクス / スピントルク |
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| Research Abstract |
本研究では、界面に生じる新たなスピントルクを活用し、強磁性体の超高速・省電力磁化反転技術を構築する事が目標である。電子スピンに対しトルクを与える新たな機構である、スピンホール効果や有効的に磁場として働くスピン軌道相互作用が、異種材料界面においてどのような機能を果たすのかを調べるために、Pt/Co/Pt3層構造を用いて本年度は主にスピンホール効果に起因する磁化反転の検出を目的として実験を進めた。
その結果、Pt内部で生じるスピンホール効果に起因するスピン流がCo極薄膜に注入され、それによるスピン取る効果を電気的に検出することに成功した。さらに、上層と下層のPt膜厚を系統的に変化させることで、上下層から生じるスピン流の量を変調することができる。Pt膜厚が等しい場合にはスピントルクが最も抑制され膜厚を非対称にすると系統的にスピントルク効果が発現することから、スピントルクの起源がPt層に起因することも実験的に明らかにすることができた。これにより新規スピントルクを生み出す界面スピン軌道相互作用の電気的制御とその定量評価手法を確立したと言える。
さらに、AlO/Co/Pt構造を用いることでAlO/Co界面で期待されるラシュバスピン軌道相互作用による有効磁場とCo/Pt界面で生じるスピンホール効果による有効磁場の定量的な比較を行った。その結果、どちらも同程度の強さを有してることがわかり、スピンホール効果のみならず酸化物とCoの界面における新たな有効磁場の存在とその有用性を明らかにしつつある。今後は、より定量的な比較と外部変調を行うことで効率的な磁化反転が可能となるかを進めて行く。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Pt/Co/Pt3層構造においてPt/Co界面に起因するスピントルク効果を実験的に明らかにすることができ、当初目標であった界面に生じる新たなスピントルクを活用した磁化反転技術の基盤技術を構築することができた。さらにPt膜厚を系統的に変化させることでスピントルク効果も変化することが分かり、これによりPtの強いスピン軌道相互作用に起因したスピン流がその起源であることも明らかにすることができたため、研究は当初の計画以上に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は異なる界面を作製することによりどのような機能を発現できるのかについて研究を進めて行く。具体的にはAlO/Co/Pt構造を用いることで片方の層のみPtを有することでスピンホール効果によるトルクを最大にすることを目的に研究を進めて行く。どうじにAlO/Co界面に存在すると期待されているラシュバタイプのスピン軌道相互作用の有無についても実験的に明らかにすることで、スピン軌道相互作用の強磁性体での活用手法の構築を行う。
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