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電界による強磁性常磁性相転移に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J11975
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo
Research Fellow 大日方 絢  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords電界効果 / 磁気モーメント / コバルト
Outline of Annual Research Achievements

電界による強磁性常磁性相転移に関する知見を得るため、本研究ではゲート電界印加によってCo表面に電子を注入したときのCoの磁気モーメントの変化を定量的に調査した。
金属表面に電界を印加すると、遮蔽効果により電界の影響を受ける部分は表面1原子層程度である。したがって、電界の影響を受ける表面1原子層のCoの電子状態がCo膜厚によらなければ、電界による磁気モーメントの変化はCo膜厚に依存しないと予想される。しかしながら、電界による電子数の変化と磁気モーメントの変化の関係にはCo膜厚依存性が存在していた。
測定範囲内でCoが薄いとき、Coに電子を注入する(抜く)と磁気モーメントは増加(減少)した。これは、3d遷移金属における電子数と磁気モーメントの関係として知られるスレーター・ポーリング曲線から予想される方向とは反対である。さらに、電子数の変化に対する磁気モーメントの変化は+1μB/1 electronより大きくなった。Coを厚くすると電子数の変化に対する磁気モーメントの変化は小さくなり、あるCo膜厚で電子数の変化に対する磁気モーメントの変化の方向の符号は逆になった。すなわち、Coに電子を注入したときに磁気モーメントが減少した。また電子数の変化に対する磁気モーメントの変化は-1μB/1 electronに近付いた。
これらの結果から表面のCoの電子状態はCo膜厚に依存しており、Coが薄いときはマジョリティスピンバンドマイノリティスピンバンドともにホールが存在するが、Coが厚いときマジョリティスピンバンドは完全に占有されており、マイノリティスピンバンドのみにホールが存在していると予想した。
さらに、ストーナーモデルに基づいたシミュレーションにより、実験で得られた電界による強磁性常磁性相転移点の変化および磁気モーメントの変化をリジッドバンドへの電子注入で説明できるか調査した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Perpendicular magnetic anisotropy and its electric field effect in Co ultrathin films deposited directly on SrTiO3(111) surface2018

    • Author(s)
      Nakazawa Shingo、Obinata Aya、Chiba Daichi、Ueno Kazunori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 12 Pages: 123001-123001

    • DOI

      10.7567/jjap.57.123001

    • NAID

      210000149862

    • ISSN
      0021-4922, 1347-4065
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric field effect on magnetism in a MgO/Pd/Co system with a solid-state capacitor structure2018

    • Author(s)
      Obinata Aya、Hirai Takamasa、Kotani Yoshinori、Toyoki Kentaro、Nakamura Tetsuya、Koyama Tomohiro、Chiba Daichi
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 8 Pages: 115122-115122

    • DOI

      10.1063/1.5039680

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Electric field control of proximity-induced magnetic moment in Pd with solid-state gating2018

    • Author(s)
      A. Obinata, T. Hirai, T. Koyama, and D. Chiba
    • Organizer
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids (PASPS10)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electric field effect on magnetic moment in Pd with solid-state gating2018

    • Author(s)
      A. Obinata, T. Hirai, T. Koyama, and D. Chiba
    • Organizer
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pt/Co構造における磁気モーメントの電界効果2018

    • Author(s)
      大日方絢, 小山知弘, 千葉大地
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2019-12-27  

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