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カイラル反強磁性、フェリ磁性におけるスピン流・磁化制御機構の確立とデバイス展開

研究課題

研究課題/領域番号 17F17064
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 応用物性
研究機関東京大学

研究代表者

林 将光  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70517854)

研究分担者 LAU YONG CHANG  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードスピンホール効果 / カイラル磁性 / Chiral magetism / spin current
研究実績の概要

昨年度得られた研究成果を論文化した。スピンホール効果は物質に不純物をドープし、電子の散乱頻度を大きくすることでより大きなスピンホール効果が発現することが知られており、このような機構で発現するスピンホール効果は外因性スピンホールと呼ぶ。一方、物質のバンド構造(ベリー位相)に起因した内因性スピンホール効果については、これまで主に単体の元素についてその大きさが評価されてきた。本研究では、スピン軌道相互作用が比較的小さいCoとGaの合金を作製してスピンホール効果を調べたところ、スピン軌道相互作用が大きい5d遷移金属並みのスピンホール角(0.05程度)を有していることがわかった。第一原理計算を用いて解析した結果、Co-Ga合金におけるスピンホール効果はベリー位相に起因する内因性スピンホール効果で説明でき、またCoのd軌道とGaのp軌道の軌道混成効果により、大きなスピンホール角が得られることがわかった。今後、より大きなスピンホール角を有する物質を設計するにあたり、重要な指針を与える結果があると考えられる(Lau et al., PRB, 2019)。
また今年度は、カイラル磁気構造が伝導特性に与える影響や、ヘテロ構造においてカイラル磁性を誘起するジャロシンスキー守谷相互作用の評価を行い、論文を発表した。さらにスピン流を生成できる新たな物質の候補として、BiやSbなどのトポロジカル物質を使った合金系を調査した。今後、スピン流生成効率などの指標を報告する。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Spin Hall effect from 3d-4p hybridized orbitals2019

    • 著者名/発表者名
      Y.-C. Lau, H. Lee, G. Qu, K. Nakamura, and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 6 ページ: 064410-064410

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.064410

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin-orbit torque at the Ir/Co interface2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, N. Kato, Y. C. Lau, M. Hayashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 13 ページ: 134421-134421

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.134421

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain-Wall Resistance in Cofeb-Based Heterostructures with Interface Dzyaloshinskii-Moriya Interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, Y. C. Lau, Y. Nakatani, M. Hayashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 11 号: 20 ページ: 073001-073001

    • DOI

      10.1063/1.5021510

    • NAID

      210000136280

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain-Wall Resistance in Cofeb-Based Heterostructures with Interface Dzyaloshinskii-Moriya Interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, Y. C. Lau, Y. Nakatani, M. Hayashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 11 号: 7 ページ: 073001-073001

    • DOI

      10.7567/apex.11.073001

    • NAID

      210000136280

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Circular photogalvanic effect in Cu/Bi bilayers2018

    • 著者名/発表者名
      H. Hirose, N. Ito, M. Kawaguchi, Y. C. Lau, M. Hayashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 113 号: 22 ページ: 222404-222404

    • DOI

      10.1063/1.5047418

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The spin Nernst effect in tungsten2017

    • 著者名/発表者名
      P. Sheng, Y. Sakuraba, Y.-C. Lau, S. Takahashi, S. Mitani, and M. Hayashi
    • 雑誌名

      Sci. Adv.

      巻: 3 号: 11

    • DOI

      10.1126/sciadv.1701503

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Giant spin-orbit torque and magnetothermal effects in sputtered BiSb/CoFeB bilayers2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Chi, Y.-C. Lau, M. Hayashi
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超薄膜ヘテロ構造界面のジャロシンスキー・守谷相互作用とスピン流2019

    • 著者名/発表者名
      石黒雄人, 河口真志, Y.-C. Lau, 林将光
    • 学会等名
      第74回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin orbit torque in Pt/Co/Ir multilayers2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, Y.-C. Lau, M. Hayashi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin Hall effect from hybridized 3d-4p orbitals2018

    • 著者名/発表者名
      Yong-Chang Lau, Hwachol Lee, Guanxiong Qu, Kohji Nakamura, Masamitsu Hayashi
    • 学会等名
      Reimei/GP-Spin/ICC-IMR International Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit torques and spin Hall magnetoresistance in antiferromagnetic hexagonal ε-Mn3Ga/CoFeB bilayers2017

    • 著者名/発表者名
      Yong-Chang Lau, Hwachol Lee, Masamitsu Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics (Intermag) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unexpected strong spin Hall effect in heavy-element-free paramagnetic CoGa2017

    • 著者名/発表者名
      Yong-Chang Lau, Hwachol Lee, Kohji Nakamura, Masamitsu Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics (Intermag) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Switching of perpendicular MnGa magnetization using the spin Hall effect from 3d-4p hybridized orbitals in CoGa2017

    • 著者名/発表者名
      Yong-Chang Lau, Hwachol Lee, Kohji Nakamura, Masamitsu Hayashi
    • 学会等名
      SpinTECH IX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://qspin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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