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反強磁性体スピンデバイスを目指したスピントルク磁化操作の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17H04924
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関京都大学

研究代表者

森山 貴広  京都大学, 化学研究所, 准教授 (50643326)

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
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2017年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
キーワード反強磁性体 / スピントロニクス / テラヘルツ / スピン流 / 高周波
研究成果の概要

反強磁性体とは、原子スケールで局在スピン(磁化)を有するが、隣り合う局在スピンが反対方向を向いて整列しているため、全体として自発磁化を持たない物質である。その性質からスピントロニクスにおいて役に立たない材料と考えられてきた。本研究では、スピントルク効果による反強磁性体の磁化方向の制御、および磁気抵抗効果による磁化方向の電気的検出手法を確立した。これを基に、電流で書き込み・読み出しが可能な反強磁性体不揮発メモリ素子の動作実証を行った。本成果により、反強磁性体がスピントロニクスにおいて新たな機能材料となり得ることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、これまでスピントロニクスにおいて役に立たない材料であると考えられてきた反強磁性体について、実験結果を基にその有効性を示し、具体的な反強磁性スピンデバイスの実証を行った。反強磁性体には、これまで一般的に用いられてきた強磁性体にはない特性が多くある。例えば、反強磁性体の共鳴周波数はテラヘルツ付近にあるため、超高速スピンデバイスの実現も可能になる。よって反強磁性体は超高速・大容量通信などが求められる将来のエレクトロニクス産業にとって重要な材料であり、本成果はその可能性を初めて示した点で意義がある。

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

    (45件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 11件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 14件、 招待講演 17件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Los Angeles/Cornell University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Korea University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. Grenoble Alpes/CNRS/INAC-CEA(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Texas at Austin/University of California, Los Angeles(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] KAUST(Saudi Arabia)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Giant anomalous Hall conductivity at Pt/Cr2O3 interface2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama, Yu Shiratsuchi, Tatsuya Iino, Hikaru Aono, Motohiro Suzuki, Tetsuya Nakamura, Yoshinori Kotani, Ryoichi Nakatani, Kohji Nakamura, and Teruo Ono
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 13 号: 3 ページ: 034052-034052

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.13.034052

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced antiferromagnetic resonance linewidth in NiO/Pt and NiO/Pd2020

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro、Ohya Yutaka、Tserkovnyak Yaroslav、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 6 ページ: 060402-060402

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.060402

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large anomalous Hall effect in L12-ordered antiferromagnetic Mn3Ir thin films2020

    • 著者名/発表者名
      Iwaki Hiroyuki、Kimata Motoi、Ikebuchi Tetsuya、Kobayashi Yuta、Oda Kent、Shiota Yoichi、Ono Teruo、Moriyama Takahiro
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 号: 2 ページ: 022408-022408

    • DOI

      10.1063/1.5128241

    • NAID

      130008157782

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of spin Hall magnetoresistance across the N?el temperature of CoO2020

    • 著者名/発表者名
      Oda Kent、MORIYAMA Takahiro、Kimata Motoi、Kasukawa Shuhei、ONO Teruo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 1 ページ: 010908-010908

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab6505

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoresistance in Bilayers of Heavy Metal and Non-collinear Antiferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Oda K.、Moriyama T.、Ono T.
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 43 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.3379/msjmag.1901R001

    • NAID

      130007542367

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • 年月日
      2019-01-01
    • 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] Spin Seebeck Imaging of Spin-Torque Switching in Antiferromagnetic Pt/NiO Heterostructures2019

    • 著者名/発表者名
      Gray Isaiah、Moriyama Takahiro、Sivadas Nikhil、Stiehl Gregory M.、Heron John T.、Need Ryan、Kirby Brian J.、Low David H.、Nowack Katja C.、Schlom Darrell G.、Ralph Daniel C.、Ono Teruo、Fuchs Gregory D.
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 9 号: 4 ページ: 041016-041016

    • DOI

      10.1103/physrevx.9.041016

    • NAID

      120006822493

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature dependence of magnetic resonance in ferrimagnetic GdFeCo alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Okuno Takaya、Kim Se Kwon、Moriyama Takahiro、Kim Duck-Ho、Mizuno Hayato、Ikebuchi Tetsuya、Hirata Yuushou、Yoshikawa Hiroki、Tsukamoto Arata、Kim Kab-Jin、Shiota Yoichi、Lee Kyung-Jin、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 9 ページ: 093001-093001

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab33d5

    • NAID

      210000156781

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intrinsic and extrinsic antiferromagnetic damping in NiO2019

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro、Ohya Yutaka、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 3 号: 5 ページ: 051402-051402

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.3.051402

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resistive detection of the Neel temperature of Cr2O3 thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Iino Tatsuya、Moriyama Takahiro、Iwaki Hiroyuki、Aono Hikaru、Shiratsuchi Yu、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 114 号: 2 ページ: 022402-022402

    • DOI

      10.1063/1.5082220

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Choking Nonlocal Magnetic Damping in Exchange-Biased Ferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Oda Kent、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 11 号: 1 ページ: 011001-011001

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.11.011001

    • 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] Alternative to the topological interpretation of the transverse resistivity anomalies in SrRuO32018

    • 著者名/発表者名
      Kan Daisuke、Moriyama Takahiro、Kobayashi Kento、Shimakawa Yuichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 18 ページ: 180408-180408

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.180408

    • NAID

      130008146098

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-Orbit-Torque Memory Operation of Synthetic Antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Zhou Weinan、Seki Takeshi、Takanashi Koki、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 16 ページ: 167202-167202

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.167202

    • 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] Spin torque control of antiferromagnetic moments in NiO2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Oda Kent、Ohkochi Takuo、Kimata Motoi、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 14167-14167

    • DOI

      10.1038/s41598-018-32508-w

    • NAID

      120006818698

    • 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] Spin current transmission in polycrystalline NiO films2018

    • 著者名/発表者名
      Ikebuchi Tetsuya、Moriyama Takahiro、Mizuno Hayato、Oda Kent、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 7 ページ: 073003-073003

    • DOI

      10.7567/apex.11.073003

    • NAID

      210000136282

    • 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] Homodyne detection of ferromagnetic resonance by a non-uniform radio-frequency excitation current2018

    • 著者名/発表者名
      Ikebuchi Tetsuya、Moriyama Takahiro、Shiota Yoichi、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 5 ページ: 053008-053008

    • DOI

      10.7567/apex.11.053008

    • NAID

      210000136199

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic spintronics2018

    • 著者名/発表者名
      Baltz V.、Manchon A.、Tsoi M.、Moriyama T.、Ono T.、Tserkovnyak Y.
    • 雑誌名

      Reviews of Modern Physics

      巻: 90 号: 1 ページ: 015005-015005

    • DOI

      10.1103/revmodphys.90.015005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin torque in FeRh alloy measured by spin-torque ferromagnetic resonance2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Kensho、Moriyama Takahiro、Usami Takamasa、Taniyama Tomoyasu、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 013008-013008

    • DOI

      10.7567/apex.11.013008

    • NAID

      210000136081

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Moment Orientation-Dependent Spin Dissipation in Antiferromagnets2017

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takahiro、Kamiya Michinari、Oda Kent、Tanaka Kensho、Kim Kab-Jin、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 26 ページ: 267204-267204

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.267204

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature dependence of spin-orbit effective fields in Pt/GdFeCo bilayers2017

    • 著者名/発表者名
      Seung Ham Woo、Kim Sanghoon、Kim Duck-Ho、Kim Kab-Jin、Okuno Takaya、Yoshikawa Hiroki、Tsukamoto Arata、Moriyama Takahiro、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 24 ページ: 242405-242405

    • DOI

      10.1063/1.4985436

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Spintronic operations with antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      Material Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Choking nonlocal magnetic damping in exchange-biased ferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama, Kent Oda, Teruo Ono
    • 学会等名
      Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spintronic operations with antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      International workshop Spintronics 2019 - Spin Peru-
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spintronic operations with antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      SPICE Workshop -Antiferromagnetic Spintronics -
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反強磁性体スピントロニクス2019

    • 著者名/発表者名
      森山貴広
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 反強磁性体を用いたスピントロニクス操作2019

    • 著者名/発表者名
      森山貴広
    • 学会等名
      [ATI] 2019年度第1回スピントロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spintronic operations with antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      Magnonics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controlling magnetic damping with antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      The 6th Italian Conference on Magnetism
    • 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] Magnetization control and detection of antiferromagnetic NiO2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      Joint MMM/Intermag Conference
    • 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] Spin torque control of antiferromagnetic NiO2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      16th RIEC International Workshop on Spintronics
    • 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] Choking nonlocal magnetic damping in exchange-biased ferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama, Kent Oda, and Teruo Ono
    • 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] Magnetization control and detection of antiferromagnetic NiO2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      日本磁気学会第42回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin torque control of antiferromagnetic moments in NiO2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 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] Spin torque switching and magnetoresistive detection in antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      19th International Symposium on the Physics of Semiconductors and Applications
    • 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] Spin torque switching of antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      2nd IEEE Conference on Advances in Magnetics
    • 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] Spin orbit torque in antiferromagnets2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      ETH-Amsterdam-Kyoto mini-workshop
    • 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] Spin orbit torque in antiferromagnets2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      SPICE 2017 Young Research Leaders Group Workshop
    • 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] Spin dissipation depending on magnetic moment orientation in antiferromagnets2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      York-Tohoku-Kaiserslautern JSPS Core-to-Core Symposium
    • 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] 反強磁性磁化のスピントルク制御2017

    • 著者名/発表者名
      森山貴広
    • 学会等名
      日本磁気学会・応用物理学会共催スピントロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 京大と東北大、反強磁性体を用いたスピントルク磁気メモリを実証

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP493501_Y8A011C1000000/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 磁気メモリ素子及び該磁気メモリ素子に用いる磁性材料2017

    • 発明者名
      森山貴広、小野輝男、関剛斎、周偉男、高梨弘毅
    • 権利者名
      森山貴広、小野輝男、関剛斎、周偉男、高梨弘毅
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-132264
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-23  

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