| 研究課題/領域番号 |
20K05296
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
窪田 崇秀 東北大学, 工学研究科, 特任准教授 (00580341)
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| 研究分担者 |
小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | スピントロニクス / 垂直磁化膜 / MRAM / マンガン / 金属間化合物 / スピン軌道相互作用 / 垂直磁化 / ホイスラー合金 / 磁気異方性 / スピン軌道トルク / 異常ホール効果 / ハーフメタル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
逆ホイスラー合金における結晶格子のひずみとスピン軌道トルクの生成効率との関係を明らかにすることを目的とする。
スピン軌道トルクとは、電流誘起の磁化駆動原理の一つであり、結晶の空間反転対称性の破れに起因した有効磁場によって誘起される。逆ホイスラー合金の中で、伝導電子のスピン分極率が1であるハーフメタルとなる材料中で誘起されるスピン軌道トルクを実験的に明らかにする。加えて、スピン軌道相互作用が関与する磁気異方性、異常ホール伝導についても系統的に実験を行うと共に、第一原理計算に基づく電子論的考察を行い、ハーフメタル材料におけるスピン軌道トルク高効率化のための知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、逆ホイスラー合金Mn2CoGa薄膜における磁気特性およびスピン依存伝導特性の結晶格子のひずみ依存性を解明することを目的とした。磁気特性については、薄膜作製技術を駆使することで格子ひずみc/aが0.96から1.04程度と広い範囲で系統的に変化した薄膜試料を作製することで、結晶磁気異方性定数（Ku）がc/aに依存して正から負に変化することを実験、理論両面から示すことに成功した。また、Kuのc/a依存性を電子論的観点で考察した。スピン依存伝導特性に関しては、異常ホール効果の高調波成分の測定により、スピン軌道トルクの観測に成功し、その絶対値がc/aに異存することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
磁性薄膜における磁気異方性並びにスピン軌道トルクの制御は磁気記録や磁気メモリ応用において重要な課題である。本研究で見出した材料は、薄膜作製条件によりそれらの物性を制御できるという特徴がある。従来材料では、材料組成そのものを変える、あるいは、他の材料との積層界面を形成することが物性制御に必要であったが、単一の材料でそれを実現したことは、学術、応用の両面で重要な意義がある成果である。
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