| 研究課題/領域番号 |
19J21938
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
長谷川 顕登 東京大学, 工学(系)研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 一方向性磁気抵抗 / スピン流 / スピン軌道トルク / ラシュバ効果 / 極性 / 交換バイアス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の主題であるスピン軌道トルクとは、酸化物/強磁性体/重金属の超薄膜接合素子に面内電流を印加した際に強磁性層の磁化に作用するトルクのことであり、磁気メモリの新規書き込み技術として期待されている。スピン軌道トルクの起源の一つとして、強磁性層界面の有効的な内部電場に起因したラシュバ効果が提案されている。本研究では酸化物層に強誘電体を用いることで酸化物/強磁性体界面に巨大な内部電場を導入し、界面ラシュバ効果に由来したトルクの増大を図る。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、一方向性磁気抵抗効果とラシュバ型スピン軌道トルクの研究を並行して行った。
一方向性スピンホール磁気抵抗の起源は未だ統一的な理解に至っていない。今回、フェリ磁性合金において、スピン依存散乱の符号が磁化補償点で反転することに着目し、重金属／フェリ磁性合金構造における一方向性磁気抵抗を測定した。その結果、補償点組成・補償温度前後での符号反転が確認された。これは一方向性スピンホール磁気抵抗におけるスピン依存散乱の重要性を示しており、起源解明に資する成果である。
上記含め、一方向性磁気抵抗におけるスピン流の生成には、これまで専ら非磁性体のスピンホール効果が利用されてきた。そこで今回、強磁性体中でプレーナーホール効果と同じ対称性で生成されるスピン流を、一方向性磁気抵抗効果で検出することを試みた。その結果、NiFeが生成するスピン流により、プレーナーホール効果と同じ角度依存性で一方向性磁気抵抗効果が生じることを見出した。理論モデルと対比することで、NiFeにおけるスピン流生成効率が、Ptのスピンホール効果に匹敵するほど巨大であることを明らかにした。本成果によって、非磁性体に加え強磁性体からのスピン流も一方向性磁気抵抗で検出可能であると示され、電流－スピン流変換現象の新奇開拓がより一層加速すると期待される。
3種の材料を順に積層した構造におけるスピン軌道トルクの調査も行った。具体的には、Pt/Co/NiもしくはNi/Co/Ptの順に積層した試料のトルクを測定した。その結果、両構造ではトルクの符号が逆になること、さらに積層回数に対してトルクの大きさが単調に増加することが分かった。これらは、積層順に応じた内部電場方向の逆転と、界面数の増加に伴う結果と考えられ、ラシュバ効果によるトルク生成の描像と合致する。本成果は、スピン軌道トルク生成におけるラシュバ効果の重要性を示唆するものである。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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