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巨大スピンホール効果を利用した微小領域の磁化制御とGMR磁気センサへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H03249
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関名古屋大学

研究代表者

岩田 聡  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60151742)

研究分担者 加藤 剛志  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50303665)
大島 大輝  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (60736528)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード巨大磁気抵抗効果 / スピンバルブ膜 / 反強磁性NiO層 / 磁気異方性 / 磁歪現象 / スピンホール効果 / スピン流 / 歪みセンサ / NiO反強磁性層 / 磁気センサ / ビラリ効果 / 磁歪の逆効果 / 磁化自由層 / スピンバルブ構造 / 一方向異方性 / 触覚センサ
研究成果の概要

巨大磁気抵抗効果と磁歪の逆効果を利用した歪みセンサの開発を行なった。高感度かつ環境磁界による影響のない歪みセンサを実現するためには,磁化自由層の磁化方向を交流的に変調して,外部磁界の影響を取り除くことが有効であることを明らかにした。次に電力消費を低減するために,スピンホール効果を利用して磁化方向を制御する素子の開発を行なった。センサ素子は,スピンホール効果を発現するTa/FeCo,スピンバルブ膜および,両者を交換結合する反強磁性NiO層から成る構造とした。スピンホール効果によるスピン流により磁化自由層の磁化反転が観測され,スピンホール効果による磁化自由層の磁化方向制御の可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発を進めた歪みセンサは,マイクロサイズに微細化できることから,これをアレイ状に配列した触覚センサへの応用が考えられる。ロボットの指先の繊細な感覚をフィードバックすることを可能とする触覚センサは,介護ロボットなどにおいて求められている機能である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (44件) (うち国際学会 23件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Highly (001) oriented MnAl thin film fabricated on CoGa buffer layer2020

    • 著者名/発表者名
      Oshima Daiki、Kato Takeshi、Iwata Satoshi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 号: 2 ページ: 025012-025012

    • DOI

      10.1063/1.5130452

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin transfer torque switching of hybrid memory layers with low Curie temperature CoPd/Pd multilayers2020

    • 著者名/発表者名
      W. Zhao, T. Kimura, T. Kato, D. Oshima, Y. Sonobe, S. Takahashi, S. Iwata
    • 雑誌名

      J. Magn. Magn. Mat.

      巻: 493 ページ: 165749-165749

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.165749

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] K. Kawakami, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata: Spin Orbit Torques in Ferrimagnetic GdFeCo with Various Compositions2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kawakami, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: SE ページ: SEEF01-SEEF01

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab51b5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MnGa (001) Textured Film Fabricated on Thermally Oxidized Si Substrate for Application to Ion Beam Bit Patterned Media2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, Y. Miwa, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: 55 号: 7 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2889499

    • NAID

      120006732063

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion Irradiation for Planar Patterning of Magnetic Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Takeshi、Oshima Daiki、Iwata Satoshi
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 9 号: 1 ページ: 27-27

    • DOI

      10.3390/cryst9010027

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin transfer torque switching of Co/Pd multilayers and Gilbert damping of Co-based multilayers2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Takumi、Dong Xiayin、Adachi Kanta、Oshima Daiki、Kato Takeshi、Sonobe Yoshiaki、Okamoto Satoshi、Kikuchi Nobuaki、Kawato Yoshiaki、Kitakami Osamu、Iwata Satoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 9S2 ページ: 09TD01-09TD01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.09td01

    • NAID

      210000149672

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variation of Magnetization Dynamics of Co/Ni Multilayer by Capturing Magnetic Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Otaki Y.、Kato T.、Okamoto S.、Kikuchi N.、Oshima D.、Iwata S.、Kitakami O.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 54 号: 11 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2832660

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid Memory Layer With Low Curie Temperature CoPd/Pd Multilayer for High-Density Magnetic Random-Access Memory Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Zhao W.、Dong X.、Kimura T.、Kato T.、Oshima D.、Sonobe Y.、Kawato Y.、Iwata S.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 54 号: 11 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2828138

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Switching Field Distribution of MnGa Bit Patterned Film Fabricated by Ion Beam Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: 54 号: 2 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1109/tmag.2017.2733765

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-valve giant magneto-resistance film with magnetostrictive FeSiB amorphous layer and its application to strain sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, N. Yamamoto, T. Kato, D. Oshima, S. Iwata
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 123 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.5018467

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin transfer torque switching in exchangecoupled amorphous GdFeCo/TbFe bilayers for thermally assisted MRAM application2017

    • 著者名/発表者名
      B. Dai, Y. Guo, J. Zhu, T. Kato, S. Iwata, S. Tsunashima, L. Yang, J. Han
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      巻: 50 号: 13 ページ: 135005-135005

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa5bca

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Electric-field-assisted Spin Hall Magnetization Switching in MgO/Co/Pt Trilayers2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kunishima, X. Zhou, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Transfer Torque Switching of Hybrid Memory Layers with Low Curie Temperature CoPd/Pd Multilayers2019

    • 著者名/発表者名
      W. Zhao, T. Kato, D. Oshima, Y. Sonobe, S. Takahashi, S. Iwata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Orbit Torques in Ferrimagnetic GdFeCo with Various Compositions2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kawakami, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermally assisted STT switching MRAM cell using hybrid memory layer consist of CoPd/Pd and Co/Pd multilayers2019

    • 著者名/発表者名
      W. Zhao, T. Kato, D. Oshima, Y. Sonobe, S. Takahashi, S. Iwata
    • 学会等名
      Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] (001)-textured MnGa ultrathin films grown on thermally oxidized Si substrate using CoGa buffer layer2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Miwa, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly (001) oriented MnAl film fabricated on CoGa buffer layer2019

    • 著者名/発表者名
      D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiN/GdFeCo/Ta三層膜のスピン軌道トルクのGd組成依存性2019

    • 著者名/発表者名
      川上圭祐,門脇圭佑,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 低キュリー温度CoPd/Pd多層膜を用いたハイブリッドメモリ層のSTT磁化反転の温度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      趙望臻,加藤剛志,大島大輝,園部義明,高橋茂樹,岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MgO/Co/Pt積層膜における電界アシストスピン軌道トルク磁化反転2019

    • 著者名/発表者名
      國島和哉, 周興, 大島大輝, 加藤剛志, 岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CoGaバッファ層を用いたSi基板上MnGa(001)配向膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      三輪佳嗣,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MgO/Fe/Au系における磁化ダイナミクスの検討2019

    • 著者名/発表者名
      神谷尚輝,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CoGa下地層を用いたMnAl(001)配向膜の形成2019

    • 著者名/発表者名
      大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MnGa (001) textured film fabricated on Si substrate for application to ion beam bit patterned media2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, Y. Miwa, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      2019 Joint MMM-Intermag Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Perpendicular magnetic anisotropy of Fe3O4/Cr multilayers2019

    • 著者名/発表者名
      D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      2019 Joint MMM-Intermag Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current induced magnetization switching of hybrid memory layer comprised of CoPd/Pd and Co/Pd multilayers2019

    • 著者名/発表者名
      W. Zhao, T. Kimura, T. Kato, D. Oshima, Y. Sonobe, Y. Kawato, S. Iwata
    • 学会等名
      40th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MgO/Co/Pt積層膜の電界アシストスピンホール磁化反転2019

    • 著者名/発表者名
      國島和哉,周興, 大島大輝, 加藤剛志, 岩田聡
    • 学会等名
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] FeSiBフリー層を有するGMR素子を用いた磁化方向変調型歪みセンサ2019

    • 著者名/発表者名
      安田賢汰,橋本侑也,加藤剛志,大島大輝,岩田聡
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス/電子材料合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Planar bit patterned MnGa films fabricated by ion irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, D. Oshima, S. Iwata
    • 学会等名
      5th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion implantation for planar nano-pattering of magnetic materials2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kato
    • 学会等名
      11th International Conference of Electrical, Transport, and Optical Properties of Inhomogeneous Media
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detection of magnetic nanoparticles by variation of magnetization dynamics of Co/Ni multilayer2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Otaki, T. Kato, S. Okamoto, N. Kikuchi, D. Oshima, S. Iwata, O. Kitakami
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion beam patterning of ultrathin L10-MnGa (001) film grown on CoGa buffer layer2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Horie, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hybrid memory layer with low Curie temperature CoPd/Pd multilayer for high-density magnetic random access memory cells2018

    • 著者名/発表者名
      W. Zhao, T. Kimura, T. Kato, D. Oshima, Y. Sonobe, Y. Kawato, S. Iwata
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FeSiBフリー層の磁化方向変調型GMR歪みセンサの検討2018

    • 著者名/発表者名
      安田賢汰,橋本侑也,加藤剛志,大島大輝,岩田聡
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ビットパターン媒体に用いるSi基板上MnGa (001)配向膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      三輪佳嗣,石川徹,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fe3O4 / Cr 多層膜における垂直磁気異方性2018

    • 著者名/発表者名
      大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 垂直磁化Co超薄膜における電界アシストスピンホール磁化反転2018

    • 著者名/発表者名
      國島和哉, 周興, 大島大輝, 加藤剛志, 岩田聡
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SiN/GdFeCo/Ta膜におけるスピンホール磁化反転2018

    • 著者名/発表者名
      川上圭祐,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第6回応用物理学会SC東海地区学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin transfer torque switching of Co/Pd-based multilayers with low Curie temperature2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, X. Dong, D. Oshima, T. Kato, Y. Sonobe, Y. Kawato, S. Iwata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compositional dependence of spin orbit torques in ferrimagnetic GdFeCo / Ta bilayersThe calcination temperature dependence of microstructural, vibrational spectra and magnetic properties of nanocrystalline Mn0.5Zn0.5Fe2O42018

    • 著者名/発表者名
      K. Kawakami, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 垂直磁化Co膜における電界アシストスピンホール磁化反転2018

    • 著者名/発表者名
      周興, 大島大輝, 加藤剛志, 岩田聡
    • 学会等名
      IEEE Magnetics Society 名古屋支部若手研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ion Beam Bit Patterned Media Using MnGa Alloy Films2017

    • 著者名/発表者名
      D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      The 28th Magnetic Recording Conference
    • 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] Scanning X-ray magnetic circular dichroism observation of magnetic state of ion-irradiation bit patterned L10-MnGa films2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. Fukuta, D. Oshima, T. Kato, T. Nakamura, Y. Kotani, K. Toyoki, S. Iwata
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic strain sensor using spin valve GMR films with FeSiB free layer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, N. Yamamoto, T. Kato, D. Oshima, S. Iwata
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compositional Dependence of spin orbit torques in amorphous GdFeCo films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kawakami, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current induced magnetization switching of Co/Pd-based multilayers with low Curie temperature2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, X. Dong, D. Oshima, T. Kato, Y. Sonobe, Y. Kawato, S. Iwata
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First order reversal curve diagram analysis of ion irradiated bit patterned MnGa film2017

    • 著者名/発表者名
      D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic strain sensor using GMR films with magnetostrictive FeSiB free layer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, N. Yamamoto, T. Kato, D. Oshima, S. Iwata
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低キュリー温度Co/Pd系多層膜を用いたスピン注入磁化反転2017

    • 著者名/発表者名
      木村匠,董夏菌,大島大輝,加藤剛志,園部義明,川戸良昭,岩田聡
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イオン照射により作製したMnGaビットパターン膜のFORC解析2017

    • 著者名/発表者名
      大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アモルファスGdFeCo膜におけるスピン軌道トルク2017

    • 著者名/発表者名
      川上圭祐,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] FeSiBフリー層を有するスピンバルブ型GMR歪みセンサ2017

    • 著者名/発表者名
      橋本侑也,山本直樹,加藤剛志,大島大輝,岩田聡
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SiN / GdFeCo / Ta膜におけるスピン軌道トルク2017

    • 著者名/発表者名
      川上圭祐,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Co/Ni多層膜に吸着させた磁性微粒子による磁化ダイナミクスの変化2017

    • 著者名/発表者名
      大瀧雄介, 加藤剛志, 岩田聡, 菊池伸明, 岡本聡, 北上修
    • 学会等名
      第17回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] FeSiBフリー層を有する磁化方向変調型GMR歪みセンサ2017

    • 著者名/発表者名
      橋本侑也,大島大輝,加藤剛志,岩田聡
    • 学会等名
      平成29年度物質・デバイス領域共同研究拠点展開共同研究B研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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