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フェリ磁性体を利用した磁壁移動型メモリの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17J08858
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノ構造物理
研究機関京都大学

研究代表者

奥野 尭也  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード磁壁 / フェリ磁性体 / スピン移行トルク / 磁気共鳴 / スピントランスファトルク / 磁壁ダイナミクス
研究実績の概要

本研究課題の目的は、「フェリ磁性体を利用した磁壁移動型メモリ」の実現可能性を開拓することにある。昨年度までの研究成果は、「スピン移行トルクを利用した反強磁性メモリ」の実現可能性を開拓するものとして意義があるものの、本研究課題の目的を達成するものではない。一方で、2018年に他の2つの研究グループによって、フェリ磁性体の磁壁を電流誘起のスピン軌道トルクによって駆動した場合、角運動量補償温度TAにおいて磁壁速度が極大となることが報告された。これらの報告は、本研究課題の目的である「フェリ磁性体を用いた磁壁移動型メモリ」の実現に向けた画期的な研究成果として注目を集めている。そのような研究背景から、我々は、スピン移行トルクからスピン軌道トルクへと焦点を移し、フェリ磁性体におけるスピン軌道トルク誘起の高速な磁化反転を最終年度の研究テーマとした。
GdFeCo(30 nm)/Pt(5 nm)の2層から成るフェリ磁性ドットにおいて、スピン軌道トルク誘起の磁化反転メカニズムを調査した。パルス電流を印加してフェリ磁性層の磁化反転を観測し、磁化反転に要する閾電流密度J_Cとパルス時間幅τ_pの相関を測定した。この結果を、先行研究で報告されたPt/Co/AlOxから成る強磁性ドットにおけるJCとτ_pの相関と比較することにより、熱アシスト領域(τ_p>1 ns)とIntrinsic領域(τ_p<1 ns)の中間のパルス時間幅領域において、フェリ磁性体と強磁性体が同等のJC-τ_p相関を示すことが明らかになった。これは、TAから充分離れた温度領域では、フェリ磁性体が強磁性体と本質的に同じ磁化反転メカニズムとなることを示唆している。このことから、本研究によって、強磁性近似が成立しない(反強磁性ダイナミクスを示す)TAにおけるスピン軌道トルク磁化反転の観測の必要性が浮き彫りになったと言える。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] University of Missouri/University of California(米国)

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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 高麗大学校(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ミズーリ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 韓国科学技術院/高麗大学校(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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] Spin-transfer torques for domain wall motion in antiferromagnetically coupled ferrimagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Takaya Okuno, Duck-Ho Kim, Se-Hyeok Oh, Se Kwon Kim, Yuushou Hirata, Tomoe Nishimura, Woo Seung Ham, Yasuhiro Futakawa, Hiroki Yoshikawa, Arata Tsukamoto, Yaroslav Tserkovnyak, Yoichi Shiota, Takahiro Moriyama, Kab-Jin Kim, Kyung-Jin Lee & Teruo Ono
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 2 号: 9 ページ: 389-393

    • DOI

      10.1038/s41928-019-0303-5

    • 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] Low Magnetic Damping of Ferrimagnetic GdFeCo Alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Kim Duck-Ho、Okuno Takaya、Kim Se Kwon、Oh Se-Hyeok、Nishimura Tomoe、Hirata Yuushou、Futakawa Yasuhiro、Yoshikawa Hiroki、Tsukamoto Arata、Tserkovnyak Yaroslav、Shiota Yoichi、Moriyama Takahiro、Kim Kab-Jin、Lee Kyung-Jin、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 号: 12 ページ: 127203-127203

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.127203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Temperature dependence of magnetic resonance in ferrimagnetic GdFeCo alloys2020

    • 著者名/発表者名
      Takaya Okuno
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of magnetic resonance in ferrimagnetic GdFeCo alloys2019

    • 著者名/発表者名
      奥野尭也
    • 学会等名
      日本磁気学会 第43回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Temperature dependence of magnetic resonance in ferrimagnetic GdFeCo alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Takaya Okuno
    • 学会等名
      2019 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] 補償点を有するフェリ磁性体における磁気共鳴の温度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      奥野尭也
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin-transfer torques in the vicinity of the angular momentum compensation temperature of ferrimagnetic GdFeCo2018

    • 著者名/発表者名
      奥野尭也
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-transfer torques in the vicinity of the angular momentum compensation temperature of ferrimagnetic GdFeCo2018

    • 著者名/発表者名
      奥野尭也
    • 学会等名
      23rd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェリ磁性体の角運動量補償温度近傍におけるスピントランスファトルク2018

    • 著者名/発表者名
      奥野 尭也
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spin-transfer torques in the vicinity of the angular momentum compensation temperature of ferrimagnetic GdFeCo2018

    • 著者名/発表者名
      Takaya Okuno
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-transfer torques in the vicinity of the angular momentum compensation temperature of ferrimagnetic GdFeCo2018

    • 著者名/発表者名
      Takaya Okuno
    • 学会等名
      23rd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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