| 研究課題/領域番号 |
20H02174
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
植村 哲也 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (20344476)
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| 研究分担者 |
近藤 憲治 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50360946)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 磁性ワイル半金属 / スピン軌道相互作用 / スピン軌道トルク / 強磁性トンネル接合 / ハーフメタル強磁性体 / ワイル半金属 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，磁性ワイル半金属材料において発現する強いスピン軌道相互作用を利用した強磁性体磁化制御の学理を確立し，高速性・低消費電力性に優れたスピントロニクスデバイスを実現することである．そのため，ワイル半金属であることが理論的に指摘されているCo基ホイスラー合金をスピン源としたスピン軌道トルクの特性を明らかし，これを利用した磁気抵抗素子ならびに高周波自励発振デバイスを開拓する．本研究の進展により，物性物理学で近年注目されているトポロジカル物質に関する学理の解明が進むことが期待され，さらに，高速性，低消費電力性に優れた磁気メモリや発振素子，高感度磁気センサーへの応用が可能となる．
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，磁性ワイル半金属材料において発現する強いスピン軌道相互作用を利用した強磁性体磁化制御の学理を確立し，高速性・低消費電力性に優れたスピントロニクスデバイスの基盤技術を確立することである．そのため，Co2MnAlやCo2MnGaなどの磁性ワイル半金属であることが理論的に指摘されているホイスラー合金に対して大きな異常ホール効果が発現する材料を探索するとともに、それをスピン源としたスピン軌道トルク(SOT)の特性を理論および実験により明らかにした．さらに，Co2MnAlをスピン源とし，CoFeB垂直磁化膜の無磁場下でのSOT磁化反転を実証し，強磁性体磁化制御技術を確立した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ワイル半金属はトポロジカル絶縁体とともに，物性物理学において近年大きな注目を集めているが，その研究対象はフェルミ面におけるワイル点の観測などの物性探索が主であり，デバイス応用の研究は極めて少ない．本研究の進展により，これまでに多くの研究がなされてきたスピントロニクスデバイスにおいて，ワイル半金属の有効性を示すことができ，トポロジカル材料を利用したスピントロニクスデバイスの創生という新たな流れを創出することに貢献できる．
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