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電気磁気効果による反強磁性ドメイン反転特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H05975
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 応用物性
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018)
東北大学 (2016-2017)

研究代表者

野崎 友大  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10610644)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
キーワード反強磁性体 / 電界制御 / 電気磁気効果 / 酸化物 / 磁化の電界制御 / スピントロニクス
研究成果の概要

本研究では、反強磁性体電気磁気材料Cr2O3薄膜の反強磁性スピン反転特性の解明を通して、デバイス応用が見えてくる1V以下の電圧での反強磁性スピンの操作が可能かの検討を行った。Cr2O3薄膜で問題となっていた反強磁性スピン反転に必要なエネルギー(EH積)の増大現象の原因を解明し、得られた結果をもとに反転エネルギーの低減法を提案・実証し、さらに、薄いCr2O3薄膜でその低減法を実現するために必要となる寄生磁化の付与技術を開発することで、低電圧反転への道筋を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、現在の磁気抵抗メモリ(MRAM)などの情報処理デバイスをさらに高速・高集積、そして低消費電力にできる可能性を持つ反強磁性体スピントロニクスデバイスが成立するかどうかを、書き込み電圧の点から検討し、Cr2O3の膜厚を薄くするほど書き込み電圧が小さくなるスケーリングを描ける材料を開発できた。反強磁性体材料は情報処理デバイスへ組込むことでその性能の上限を引き上げ、情報量が莫大に増える将来をデバイス面から支えるという社会的意義を持つ。一方で、学術的にも、解明が未だあまり進んでいない反強磁性体の特性解明を行い、分野発展につながる大きな意義がある。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Identifying valency and occupation sites of Ir dopants in antiferromagnetic a-Fe2O3 thin films with X-ray absorption fine structure and Mossbauer spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Satya Prakash Pati, Yohei Shiokawa, Motohiro Suzuki, Toshiaki Ina, Ko Mibu, Muftah Al-Mahdawi, Shujun Ye, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 11 ページ: 113903-113903

    • DOI

      10.1063/1.5080483

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric manipulation and enhanced operating temperature in antiferromagnetic Cr2O3 thin film2018

    • 著者名/発表者名
      Nozaki Tomohiro、Sahashi Masashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 9 ページ: 0902A2-0902A2

    • DOI

      10.7567/jjap.57.0902a2

    • NAID

      210000149588

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Manipulation of Antiferromagnetic Spin Using Tunable Parasitic Magnetization in Magnetoelectric Antiferromagnet2018

    • 著者名/発表者名
      Nozaki Tomohiro、Al‐Mahdawi Muftah、Shiokawa Yohei、Pati Satya Prakash、Ye Shujun、Kotani Yoshinori、Toyoki Kentaro、Nakamura Tetsuya、Suzuki Motohiro、Yonemura Syougo、Shibata Tatsuo、Sahashi Masashi
    • 雑誌名

      physica status solidi (RRL) Rapid Research Letters

      巻: 12 号: 12 ページ: 1800366-1800366

    • DOI

      10.1002/pssr.201800366

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inserted metals for low-energy magnetoelectric switching in a Cr2O3/ferromagnet interfacial exchange-biased thin film system2018

    • 著者名/発表者名
      Shujun Ye, Tomohiro Nozaki, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, Tetsuya Nakamura, Shogo Yonemura, Tatsuo Shibata, Satya Prakash Pati, Muftah Al-Mahdawi, Yohei Shiokawa, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 6 号: 12 ページ: 2962-2969

    • DOI

      10.1039/c7tc05375d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric switching energy in Cr2O3/Pt/Co perpendicular exchange coupled thin film system with small Cr2O3 magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Muftah Al-Mahdawi, Satya Prakash Pati, Shujun Ye, Yohei Shokawa, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7 ページ: 070302-070302

    • DOI

      10.7567/jjap.56.070302

    • NAID

      210000147976

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large perpendicular exchange bias and high blocking temperature in Al-doped Cr2O3/Co thin film systems2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Yohei Shiokawa, Yukiko Kitaoka, Yohei Kota, Hiroshi Imamura, Muftah Al-Mahdawi, Satya Prakash Pati, Shujun Ye, Shogo Yonemura, Tatsuo Shibata, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 7 ページ: 073003-073003

    • DOI

      10.7567/apex.10.073003

    • NAID

      210000135913

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing the blocking temperature of perpendicular-exchange biased Cr2O3 thin films using buffer layers2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shimomura, Satya Prakash Pati, Tomohiro Nozaki, Tatsuo Shibata, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 2 ページ: 025212-025212

    • DOI

      10.1063/1.4977714

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Control of lateral ferromagnetic domains in Cr2O3/Pt/Co thin film system with positive exchange bias2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Muftah Al-Mahdawi, Satya Prakash Pati, Shujun Ye, and Masashi Sahashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 13 ページ: 132408-132408

    • DOI

      10.1063/1.4979546

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 広域X線吸収微細構造によるコランダム型酸化物薄膜のIr置換サイトの解析2018

    • 著者名/発表者名
      野崎友大、S. P. Pati、塩川陽平、鈴木基寛、伊奈稔哲、M. Al-Mahdawi、葉術軍、佐橋政司
    • 学会等名
      応用物理学会第79回秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メスバウア分光とX線吸収微細構造によるIr置換したa-Fe2O3薄膜の解析2018

    • 著者名/発表者名
      野崎友大、S. P. Pati、塩川陽平、鈴木基寛、壬生攻、M. Al-Mahdawi、葉術軍、佐橋政司
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関わる研究グループ第7回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of antiferromagnetic spin using tunable parasitic magnetization in doped Cr2O3 film2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, M. Al-Mahdawi, Y. Shiokawa, S. P. Pati, S. Ye, Y. Kotani, K. Toyoki, T. Nakamura, M. Suzuki, S. Yonemura, T. Shibata, and M. Sahashi
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2018 Academic Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電気磁気材料Cr2O3薄膜への元素置換による磁化の誘起2018

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      2018年強的秩序とその操作に関する第6回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性体Cr2O3薄膜の電界操作2018

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第188回スピニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ir置換したa-Fe2O3薄膜のX線吸収微細構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of lateral ferromagnetic domain by Pt insertion layer in Cr2O3/Co exchange coupled thin film system2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference Intermag Europe 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of volume magnetization in magnetoelectric antiferromagnet Cr2O3 thin film by doping2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference Intermag Europe 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] lectric manipulation of perpendicular exchange bias using magnetoelectric Cr2O3 thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cr2O3 BASED MAGNETOELECTRIC FERRIMAGNET TOWARD MRMA APPLICATIONS2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      The 28th Magnetic Recording Conference, TMRC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Parasitic magnetization in doped Cr2O3 antiferromagnetic film2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] プラズマエミッションコントローラを用いた反応性スパッタ法によるCr2O3薄膜の作製2017

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関する第5回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 元素置換した電気磁気材料Cr2O3薄膜の磁気特性2017

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      H29スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Double hysteresis loop driven by exchange coupling in Cr2O3/Pt/Co positive exchange coupled thin film system2017

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Voltage control of magnetization using magnetoelectric antiferromagnet Cr2O3 sputtered thin film2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      International Workshop on Computational Science 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control of magnetoelectric switching energy in Cr2O3 films2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High blocking temperature of perpendicular exchange bias in Al-doped Cr2O3/Co exchange coupled thin film system2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気磁気材料Cr2O3薄膜を用いた磁化の電界制御2016

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第23回みちのく磁性談話会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spacer layer insertion effect on magnetic properties of Cr2O3/Co exchange coupling system2016

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Al置換による電気磁気材料Cr2O3薄膜の磁気異方性向上2016

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      第40回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electric switching of Magnetization using Magnetoelectric Cr2O3 film2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki
    • 学会等名
      The 27th Magnetic Recording Conference
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デバイス応用に向けたCr2O3電気磁気薄膜材料開発の現状2016

    • 著者名/発表者名
      野崎友大
    • 学会等名
      日本磁気学会 第59回スピンエレクトロニクス専門研究会/第57回 化合物新磁性材料専門研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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