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2015 Fiscal Year Annual Research Report

電界による界面反強磁性スピン反転

Research Project

Project/Area Number 25706007
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

白土 優  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70379121)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsスピン / 界面 / 反強磁性 / 電界
Outline of Annual Research Achievements

低消費電力・高速スピンデバイスへの応用を目指して、強磁性層/電気磁気反強磁性層(Cr2O3)積層膜の電界によるスピン制御について検討した。主な成果として、これまでバルクでのみ観測されてきたCr2O3の電気磁気効果を、Cr2O3薄膜において観測することが出来た。また、Cr2O3の電気磁気効果を用いて、電気磁気冷却法、ならびに等温反転法のいずれの方法においても、界面Crスピンを反転できること、さらに、界面Crスピンと界面交換結合した強磁性スピンを反転させることが出来ることも示した。これらの結果は、全薄膜系において、界面スピンを電界によって制御できることを示した先駆けとなる。さらに、等温反転法において、Cr2O3層に印可する電圧をパルス電圧とすることで、界面スピンをダイナミックに反転出来ることを、世界に先駆けて示した。これらの成果に加えて、反強磁性スピンの反転過程が、反強磁性磁区生成と磁壁伝搬によることを示唆し、これらを支持する第一段階の成果として、放射光実験を行うことにより、放射光の元素選択制を利用した強磁性磁区と反強磁性磁区の独立観察することで、強磁性磁区と反強磁性磁区が空間的に対応していることを明らかにした。
これらの成果は、Journaoj of Applied Physics, Applied Physics Lettersといった当該分野の一流雑誌に掲載されており、また、これらの成果に対して、日本金属学会第12回村上奨励賞を受賞するなど、国内外で認められている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Perpendicular exchange bias and it magneto-electric control using Cr2O3(0001) thin film2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 57 Pages: in press

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/α-Cr2O3/Pt stacked films2015

    • Author(s)
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Chiharu Mitsumata, Yoshinori Kotani, Tetsuya Nakamura, and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 106 Pages: 162404(4pp)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4918940

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Direct observations of ferromagnetic and antiferromagnetic domains in Pt/Co/Cr2O3/Pt perpendicular exchange biased film2015

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Yoshinori Kotani, Saori Yoshida, Yasunori Yoshikawa, Kentaro Toyoki, Atsushi Kobane, Ryoichi Nakatani, and Tetsuya Nakamura
    • Journal Title

      AIMS Materials Science

      Volume: 2 Pages: 484-496

    • DOI

      10.3934/matersci.2015.4.484

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Pt/α-Cr2O3/Pt layered structure using magneto-electric effect2015

    • Author(s)
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Shotaro Harimoto, Satoshi Onoue, Hikaru Nomura and Ryoichi Nakatani
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 117 Pages: 17D902(3pp)

    • DOI

      10.1063/1.4906322

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Dynamical switching of perpendicular exchnage bias (tentative)2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      The 27th Magnetic Recording Conference
    • Place of Presentation
      スタンフォード(米国)
    • Year and Date
      2016-08-17 – 2016-08-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Observation of ferromagnetic and antiferromagnetic domains in perpendicular exchange-biased system using Cr2O3 thin film2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Yoshinori Kotani, Saori Yoshida, Yasunori Yoshikawa, Kentaro Toyoki, Atsushi Kobane, Ryoichi Nanakatani and Tetsuya Nakamura
    • Organizer
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府、京都市)
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Interfacial spin reversal based on magnetoelectric effect in Pt/Co/Cr2O3/Pt films2016

    • Author(s)
      Ryoichi Nakatani, Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府、京都市)
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 電気磁気効果によるCo/Cr2O3界面の垂直交換磁気異方性反転とそのダイナミクス2016

    • Author(s)
      白土優
    • Organizer
      日本磁気学会第208回研究会
    • Place of Presentation
      中央大学(東京都、千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-09 – 2016-06-09
    • Invited
  • [Presentation] Magneto-electric switching of interfacial spins toward magnetic recording/memory2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • Place of Presentation
      グラーツ(オーストリア)
    • Year and Date
      2016-05-29 – 2016-06-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 集光軟X線ナノビームを用いたPt/Co/Spacer/Cr2O3/Pt薄膜の磁化過程観察2016

    • Author(s)
      白土 優,吉田沙織,中谷亮一,小谷佳載,豊木研太郎,中村哲也,三俣千春
    • Organizer
      日本金属学会2016年春期(第158回)大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京都、葛飾区)
    • Year and Date
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [Presentation] 電気磁気効果によるスピントロニクス材料Cr2O3/Coの界面スピン制御2016

    • Author(s)
      白土優
    • Organizer
      第1回SPring-8先端利用技術ワークショップ
    • Place of Presentation
      グランパークプラザ(東京都、港区)
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Invited
  • [Presentation] Electric-field induced switching of antiferromagnetic spins2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      BIT’s 2nd Annual world congress of smart materials-2016
    • Place of Presentation
      シンガポール(シンガポール)
    • Year and Date
      2016-03-04 – 2016-03-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Direct observation of ferromagnetic and antiferromagnetic domains in perpendicular exchange biased system2016

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Yoshinori Kotani, Saori Yoshida, Yasunori Yoshikawa, Ryoichi Nakatani and Tetsuya Nakamura
    • Organizer
      2016 MMM-INTERMAG Joint conference
    • Place of Presentation
      サンディエゴ(米国)
    • Year and Date
      2016-01-11 – 2016-01-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Polarity reversal of perpendicular exchange bias using magnetoelectric effect of Cr2O3 thin film2015

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi, Kentaro Toyoki, Saori Yoshida, Atsushi Kobane and Ryoichi Nakatani
    • Organizer
      25th Annual meeting of MRS-J (2015)
    • Place of Presentation
      横浜情報文化センター(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2015-12-08 – 2015-12-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 電気磁気効果に基づく垂直交換磁気異方性の電界誘起方位反転2015

    • Author(s)
      白土優
    • Organizer
      第3回エレクトロニクス薄膜研究会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県、福岡市)
    • Year and Date
      2015-09-18 – 2015-09-18
    • Invited
  • [Presentation] 電気磁気効果を示す反強磁性Cr2O3薄膜による垂直交換磁気異方性2015

    • Author(s)
      白土優
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県、福岡市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [Presentation] 軟X線ナノビームを用いたXMCD測定に基づくPt/Co/Cr2O3垂直磁化膜の磁区構造観察2015

    • Author(s)
      吉田沙織,豊木研太郎,小羽根淳志,白土 優,中谷亮一,小谷佳載,中村哲也
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県、福岡市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [Presentation] スピントロニクスデバイスを基盤としたナノ計測技術の開発と物質・材料研究への展開2015

    • Author(s)
      白土優,加藤剛志,鈴木義茂,三輪真嗣,野崎隆行,荒河一渡
    • Organizer
      SPring-8シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県、福岡市)
    • Year and Date
      2015-09-13 – 2015-09-14
  • [Presentation] Switching od perpendicular exchange bias using magneto-electric effect of Cr2O32015

    • Author(s)
      Yu Shiratsuchi
    • Organizer
      The 1st ImPACT International Symposium on Spintronic Memory
    • Place of Presentation
      東京国際交流会館(東京都、江東区)
    • Year and Date
      2015-06-21 – 2015-06-22
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 磁気便覧2015

    • Author(s)
      白土 優(分担執筆)
    • Total Pages
      888(402-412)
    • Publisher
      丸善
  • [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻 中谷研究室ホームページ

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

URL: 

Published: 2017-01-06  

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