磁性酸化物におけるトポロジカル伝導

• 研究課題/領域番号: 16K13682
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小塚 裕介 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (70580372)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 酸化物薄膜 / 電子相関 / スピン軌道相互作用

研究成果の概要

従来のスピントロニクス素子では主に強磁性体が使われていた。しかしながら、反強磁性体を用いることができれば、漏れ磁場の影響が少なくより低消費電力の素子が構成可能である。本研究では、パイロクロア型結晶構造を持つIr酸化物のall-in-all-outと呼ばれる反強磁性スピン構造を用いて磁気ドメインを制御し、ドメイン壁に現れると予測されている伝導層の制御を行った。結果として、パイロクロア型Ir酸化物のヘテロ構造の各層の磁気ドメインの独立制御に成功した。さらに、人工的に形成された磁壁では電気伝導が起こることを示した。本研究成果では、反強磁性ドメイン制御を実証することができた。

研究成果

• [雑誌論文] All-in-all-out magnetic domain inversion in Tb2Ir2O7 with molecular fields antiparallel to external fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita T. C.、Kozuka Y.、Matsuno J.、Uchida M.、Tsukazaki A.、Arima T.、Kawasaki M.
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 2 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.011402
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualizing ferroic domains in an all-in?all-out antiferromagnet thin film (2017)
  • 著者名/発表者名: Kozuka Y.、Fujita T. C.、Uchida M.、Nojima T.、Tsukazaki A.、Matsuno J.、Arima T.、Kawasaki M.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.224417
  • 査読あり
• [学会発表] 磁気抵抗によるTb2Ir2O7薄膜のall-in-all-out反強磁性ドメインのプローブ (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田貴啓，小塚裕介, 松野丈夫, 打田正輝, 塚﨑敦, 有馬孝尚, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第78回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] 走査型SQUID顕微鏡を用いたTb2Ir2O7薄膜のall-in-all-out反強磁性ドメインの可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介，藤田貴啓, 打田正輝, 野島勉, 塚﨑敦, 松野丈夫, 有馬孝尚, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第78回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] 磁性酸化物薄膜・超格子におけるスピン構造変調 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 第六回 「酸化物研究の新機軸に向けた学際討論会」
  • 招待講演
• [学会発表] Visualizing ferroic domains of all-in-all-out antiferromagnet in a pyrochlore iridate thin film (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka,T. C. Fujita, M. Uchida, T. Nojima, A. Tsukazaki, J. Matsuno, T. Arima, M. Kawasaki
  • 学会等名: 2016 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン（アメリカ）
  • 年月日: 2016-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Metallic Domain Wall at All-in-all-out Pyrochlore Iridate Heterointerface (2016)
  • 著者名/発表者名: T. C. Fujita, M. Uchida, Y. Kozuka, W. Sano, A. Tsukazaki, T. Arima, M. Kawasaki
  • 学会等名: 23rd International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 南京（中国）
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Electric Field Control of Anomalous and Topological Hall Effects in SrIrO3/SrRuO3 Heterostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohuchi, J. Matsuno, Y. Kozuka, M. Uchida, Y. Tokura, M. Kawasaki
  • 学会等名: 23rd International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 南京（中国）
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] SrIrO3/SrRuO3ヘテロ構造における異常ホール効果・トポロジカルホール効果の電場変調 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大内 祐貴,松野 丈夫, 小川 直毅, 小塚 裕介, 打田 正輝, 十倉 好紀, 川﨑 雅司
  • 学会等名: 第77回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 朱雀メッセ（新潟県）
  • 年月日: 2016-09-13