| 研究課題/領域番号 |
20K15163
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 東北大学 (2023)
福島工業高等専門学校 (2020-2022) |
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研究代表者 |
千葉 貴裕 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90803297)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | スピントロニクス / トポロジカル絶縁体 / トポロジカルディラック半金属 / 磁気近接効果 / 第一原理計算 / 磁気抵抗効果 / 磁化反転 / 電圧制御 / 磁性トポロジカル絶縁体 / トポロジカル相転移 / トポロジカル物質 / 非相反輸送 / スピンポンピング / スピン軌道トルク / スピン構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
磁壁移動型メモリの実用化には、磁壁への情報の書き込みに用いる「スピン注入効果」および情報の読み出しに用いる「磁気抵抗効果」の巨大化が必要である。近年、磁気近接界面における反転対称性の破れが、非相反（一方向的）伝導現象を引き起こすことが報告されており、非相反性による上２つの効果の巨大化が期待される。本研究では、モデル計算と数値シミュレーションを駆使して、幾何学的スピン構造をもつ磁性体とその近接界面において、電荷とスピンの非相反伝導現象の研究を行い、本現象の微視的機構の解明を通じて、スピン注入効果と磁気抵抗効果の巨大化への新しい指針を示す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、磁性体/非磁性体接合における非相反伝導現象の解明と巨大化を目指して、その磁気近接界面の電子状態と輸送特性を調査した。また同系における界面状態の電圧制御と磁化ダイナミクスを研究した。第一原理バンド計算に基づいて磁気近接効果によりバンド反転が生じることを見出した。これにより磁性ワイル半金属相や磁性トポロジカル絶縁体相へのトポロジカル相転移が生じうることを明らかにした。さらに同系において界面の電子状態を電圧制御することにより外部磁場を必要としない低消費電力な磁化反転手法を開発した。今後の展開として、同系における磁気近接界面を活用した新規スピントロ二クス機能の創発が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、磁性体/非磁性体接合における磁気近接界面の電子状態と輸送特性を調査した。また同系における界面状態の電圧制御と磁化ダイナミクスを研究した。第一原理バンド計算に基づいて見出した磁気近接効果によるバンド反転は、今後トポロジカル物質を設計する上で新たな指針となることが期待される。開発した磁化反転手法は、界面電子状態の電圧制御に基づいているため、動作時の消費電力を大幅に抑えることができる。また外部磁場を必要としないことから素子の集積化にも有利である。今後、同系における磁気近接界面を活用した更なるスピントロ二クス機能の創発が期待される。
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