電気的な磁化操作に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21681021
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 千葉 大地 京都大学, 化学研究所, 准教授 (10505241)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2010年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2009年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
• キーワード: スピンデバイス / 磁化制御 / 磁気メモリ / 磁気異方性 / 電界効果

研究概要

磁石の磁力や磁極の向きを電気的に操ることを目的とし、研究を進めてきた。磁石と半導体の性質を併せ持つ材料において、電界を加えることで磁石の性質を失う温度を変えたり、磁極の向きをスイッチすることに成功した。また、電界による効果のメカニズムに深く迫ることができた。金属の磁石であるコバルトにおいても、磁力のオン・オフを電界で引き起こすことに世界で初めて成功した。同現象は室温で観測でき、応用上重要なステップとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Electrical control of Curie temperature in cobalt using an ionic liquid film (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Shimamura, T.Ono, et al
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 100 号: 12 ページ: 122-402
  • DOI: 10.1063/1.3695160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of the ferromagnetic phase transition in cobalt at room temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, T.Ono, et al
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 号: 11 ページ: 853-856
  • DOI: 10.1038/nmat3130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Field Insensitivity of Magnetic Domain Wall Velocity Induced by Electrical Current in Co/Ni Nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Koyama, D.Chiba, K.Ueda, H.Tanigawa, S.Fukami, T.Suzuki, N.Ohshima, N.Ishiwata, Y.Nakatani, T.Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 98 号: 19 ページ: 1925091-3
  • DOI: 10.1063/1.3590713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-Induced Magnetic Domain Wall Motion in Co/Ni Nanowire at Low Temperatire (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ueda, T.Koyama, D.Chiba, H.Tanigawa, S.Fukami, T.Suzuki, N.Ohshima, N.Ishiwata, Y.Nakatani, T.Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 6 ページ: 0630031-3
  • DOI: 10.1143/apex.4.063003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Current on Domain Wall Depinning Field in Co/Ni Nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Hiramatsu, K.Kondou, T.Koyama, Y.Yoshimura, D.Chiba, S.Fukami, N.Ishiwata, T.Ono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 7R ページ: 28005-28005
  • DOI: 10.1143/jjap.50.073002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real space observation of current-induced magnetic domain wall displacement in Co/Ni nano-wire by photoemission electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: N Ohshima, T Koyama, H Tanigawa, M Kotsugi, T Ohkouchi, D.Chiba, T Kinoshita, T Ono
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 巻: 23 号: 38 ページ: 382202-382202
  • DOI: 10.1088/0953-8984/23/38/382202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wire Width Dependence of Threshold Current Density for Domain Wall Motion in Co/Ni Nanowires (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Koyama, D.Chiba, K.Ueda, H.Tanigawa, S.Fukami, T.Suzuki, N.Ohshima, N.Ishiwata, Y.Nakatani, T.Ono
  • 雑誌名: IEEE, Transactions on Magnetics 巻: 47 号: 10 ページ: 3089-3089
  • DOI: 10.1109/tmag.2011.2157308
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-electrical operation of magnetic vortex core memory cell (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakano, T.Ono, et al
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 99 号: 26 ページ: 262-505
  • DOI: 10.1063/1.3673303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically defined ferromagnetic nanodots (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 10 号: 11 ページ: 4505-4508
  • DOI: 10.1021/nl102379h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of magnetization switching by electric-field manipulation of magnetic anisotropy (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, Y. Nakatani, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96 号: 19
  • DOI: 10.1063/1.3428959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Hall Effect in Field-Effect Structures of(Ga, Mn) As (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, A. Werpachowska, M. Endo, Y. Nishitani, F. Matsukura, T. Dietl, and H. Ohno
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 104 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevlett.104.106601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curie temperature versus hole concentration in field-effect structures of Ga1-xMnxAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishitani, D. Chiba, M. Endo, M. Sawicki, F. Matsukura, T. Dietl, and H. Ohno
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevb.81.045208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric double layer transistor with a (Ga,Mn)As channel (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo、D. Chiba、H. Shimotani、F. Matsukura、Y. Iwasa、H. Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Applied Physics Letters 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.3277146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of magnetization switching by electric-field manipulation of magnetic anisotropy (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, Y.Nakatani, F.Matsukura, H.Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric double layer transistor with a (Ga, Mn)As channel (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Endo, D.Chiba, H.Shimotani, F.Matsukura, Y.Iwasa, H.Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curie temperature versus hole concentration in field-effect structures of Ga_<1-x>Mn_xAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishitani, D.Chiba, M.Endo, M.Sawicki, F.Matsukura, T.Dietl, H.
  • 雑誌名: Physical Review B 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Hall Effect in Field-Effect Structures of (Ga, Mn) As (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, A.Werpachowska, M.Endo, Y.Nishitani, F.Matsukura, T.Dietl, H.Ohno
  • 雑誌名: Physical Review Letters 104
  • 査読あり
• [学会発表] 磁壁電流駆動を用いたCo/Ni細線におけるスピン分極率の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田浩平, 小山知弘, 千葉大地, 平松亮, 深見俊輔, 谷川博信, 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 垂直磁化Co/Ni細線における面内磁場下の磁壁電流駆動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉村瑶子, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 山ノ内路彦, 大野英男, 仲谷栄伸, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 極薄絶縁膜を用いた有機電界効果トランジスタ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野新平, 島村一利, Roger Hausermann, Bertram Batlogg, 千葉大地, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] CO垂直磁化膜における磁壁移動速度の電界制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地, 河口真志, 深見俊輔, 石綿延行, 島村一利, 小林研介, 小野輝男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 電気二重層を利用したCo超薄膜の磁性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村一利, 千葉大地, 小野新平, 深見俊輔, 石綿延行, 河口真志, 小林研介, 小野輝男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Co/Pt超薄膜における磁性の電界制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地, 島村一利、深見俊輔、小野新平、石綿延行、小林研介、小野輝男
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 東北大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-26
• [学会発表] 磁石を電界でコントロールする (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地
  • 学会等名: 第一回ナノシステム若手交流会
  • 発表場所: 京都大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] 垂直磁化Co/Ni細線の磁壁電流駆動の温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上田浩平, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 谷川博信、 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 磁壁電流駆動における閾電流密度に対する外部磁場の影響II (2011)
  • 著者名/発表者名: 小山知弘, 上田浩平, 千葉大地, 深見俊輔, 谷川博信, 鈴木哲広, 大嶋則和, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Co/Ni細線における磁壁内の磁化回転検出の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 平松亮, 近藤浩太, 小山知弘, 千葉大地, 深見俊輔, 石綿延行, 仲谷栄伸, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Co超薄膜における磁性の電界制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地, 深見俊輔, 島村一利, 石綿延行, 小林研介, 小野輝男
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Electric field control of ferromagnetism in III-V ferromagnetic semiconductor structures (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, K. Kobayashi, T. Ono, F. Matsukura, H. Ohno
  • 学会等名: Moscow International Symposium on Magnetism
  • 発表場所: モスクワ・ロシア
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] Electric field control of ferromagnetism in III-V ferromagnetic semiconductor structures (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, K.Kobayashi, T.Ono, F.Matsukura, H.Ohno
  • 学会等名: Moscow International Symposium on Magnetism
  • 発表場所: モスクワ大学(ロシア)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] Modulation of coercivity by electric fields in Co/Pt ultra-thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, S. Fukami, K. Shimamura, N. Ishiwata, K. Kobayashi, T. Ono
  • 学会等名: 5th International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Modulation of coercivity by electric fields in Co/Pt ultra-thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, S.Fukami, K.Shimamura, N.Ishiwata, K.Kobayashi, T.Ono
  • 学会等名: 5th International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: 仙台国際センター(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 電界誘起磁化スイッチングのシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地、大江純一郎、前川禎通、小野輝男
  • 学会等名: 第58回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 神奈川(神奈川工科大学)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 電界による(Ga,Mn)As強磁性ナノドット配列の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地、松倉文礼、大野英男
  • 学会等名: 第58回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 神奈川(神奈川工科大学)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Atomic layer deposition法を用いたNi薄膜の作製と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村一利、千葉大地、小野輝男
  • 学会等名: 第58回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 神奈川(神奈川工科大学)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 電界による磁性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地, 島村一利, 小野輝男, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 固体材料における電界効果の物理と応用の進展-若手ミニワークショップ-
  • 発表場所: 仙台(仙台戦災復興記念館)(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Coercivity modulation by electric field in Co/Pt ultra-thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, K.Shimamura, S.Fukami, N.Ishiwata, T.Ono
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2011
  • 発表場所: 雫石(雫石プリンスホテル)
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] 電界による(Ga,Mn)As強磁性ナノドットの形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 千葉大地、松倉文礼、大野英男
  • 学会等名: 第15回 半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS-15)
  • 発表場所: 筑波(筑波大学)
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Magnetization switching and nano-dot formation by electric field in(Ga, Mn) As structure (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, K. Kobayashi, T. Ono, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: Super-PIRE/Reimei/MWN Joint Kickoff Meeting
  • 発表場所: ノックスビル・米国
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Magnetization switching and nano-dot formation by electric field in (Ga, Mn) As structure (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, K.Kobayashi, T.Ono, F.Matsukura, H.Ohno
  • 学会等名: Super-PIRE/Reimei/MWN Joint Kickoff Meeting
  • 発表場所: ノックスビル・米国(テネシー大学)(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Electric field induced magnetization switching in a (Ga, Mn) As field effect structure (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, K.Kobayashi, T.Ono, F.Matsukura, H.Ohno
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors (PASPS6)
  • 発表場所: 東京(東京大学本郷キャンパス)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Electric-field manipulation of magnetic anisotropy in(Ga, Mn) As (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, M. Sawicki, Y. Nishitani, Y. Nakatani, T. Ono, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: Advances in Magnetic Nanostructures
  • 発表場所: ヴェイル・米国
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] Electric-field manipulation of magnetic anisotropy in (Ga, Mn) As (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, M.Sawicki, Y.Nishitani, Y.Nakatani, T.Ono, F.Matsukura, H.
  • 学会等名: Advances in Magnetic Nanostructures
  • 発表場所: ヴェイル・米国
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] Simulations on electric-field induced magnetization switching without external magnetic field (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, Y.Nakatani, T.Ono, F.Matsukura, H.Ohno
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 発表場所: カールスルーコ・ドイツ
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Electric-field manipulation of magnetization vector in(Ga, Mn) As (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, M. Sawicki, Y. Nishitani, Y. Nakatani, T. Ono, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Electric-field manipulation of magnetization vector in (Ga, Mn) As (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, M.Sawicki, Y.Nishitani, Y.Nakatani, T.Ono, F.Matsukura, H.
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Electric-field control of the anomalous Hall effect in (Ga, Mn) As thin films (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Chiba, M.Endo, Y.Nishitani, F.Matsukura, H.Ohno
  • 学会等名: The 14th International Conference on Modulated Semiconductor Structures
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Electric field manipulation of magnetic anisotropy in ferromagnetic semiconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Chiba, M. Sawicki, Y. Nishitani, Y. Nakatani, T. Ono, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: International Magnetics Conference
  • 発表場所: サクラメント・米国
  • 年月日: 2009-05-05
• [備考] 報道関連情報(1) 2011年10月3日,京都新聞朝刊22面,"永久磁石の磁力完全オフ"
• [備考] (2) 2011年10月3日,朝日新聞朝刊34面,"薄い磁石に電圧磁力消えた"
• [備考] (3) 2011年10月3日,日本経済新聞朝刊11面,"室温で磁力ゼロに"
• [備考] (4) 2011年10月3日,毎日新聞朝刊21面,"室温で磁性をオン・オフ"
• [備考] (5) 2011年10月3日,中日新聞朝刊32面,"コバルトに電圧金属の磁性消す"
• [備考]
• [備考]
• [産業財産権] 電圧駆動型電磁石 (2011)
  • 発明者名: 千葉大地、小野輝男
  • 権利者名: 千葉大地、小野輝男
  • 出願年月日: 2011-09-09
  • 外国
• [産業財産権] 電圧駆動型電磁石 (2011)
  • 発明者名: 千葉大地, 小野輝男
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 2011-196860
  • 出願年月日: 2011-09-09