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遷移金属カルコゲナイド二次元層状多結晶の強磁性とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K14193
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

宗田 伊理也  東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードスピントロニクス / 層状半導体 / ファンデアワールス強磁性体 / 4d強磁性体 / 2次元層状物質 / スピントロ二クス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体
研究開始時の研究の概要

電子デバイスの数の増大にともなう消費電力の抑制が重要である。強磁性の不揮発性を活用した電子デバイスはスタンバイ時の電力を削減でき、魅力的であるが、動作時の消費エネルギーの抑制が課題である。本研究では、遷移金属カルコゲナイド二次元層状薄膜MoS2が示す強磁性に注目し、その原理を実証することを目指す。さらに、強磁性を極めて小さい消費電力で電気的に制御する方法を開発することを目指す。

研究成果の概要

(1) 多結晶MoS2の磁化測定を実施し、磁化の成膜温度依存性を測定し、300℃から500℃までの傾向の観測に成功した。500℃以上の温度については検討中である。
(2) 多結晶MoS2において磁気抵抗を観測し、加えて、磁気抵抗の磁場依存性が電流の大きさによって大きく変化することを観測した。強磁性が微小な電流によって変調されることを世界で初めて実証した。Scientific Reportsにて出版。
(3) 多結晶MoS2について強磁性の層数依存性を測定している。3層までは飽和磁化の層数依存性は一定であったが、3層を下回ると低下することを確認した。補足のデータを得るなどして論文化を準備中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

不揮発性磁気メモリの超微細化、および、三次元化の実現には、表面が原子レベルで平坦なファンデアワールス強磁性体が重要である。私が推進するファンデアワールス層状物質の二硫化モリブデンのエッジ強磁性の研究はその一端を担い、産業を振興することに繋がる。また、4d軌道を起源に持つ強磁性体は珍しく、加えて、エッジ構造のトポロジカル欠陥に起源するものと予想されている。非磁性であった物質を強磁性にする基礎研究は、物質科学の進展に大きく寄与する。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Ferromagnetism modulation by ultralow current in a two-dimensional polycrystalline molybdenum disulphide atomic layered structure2022

    • 著者名/発表者名
      Iriya Muneta; Takanori Shirokura; Pham Nam Hai; Kuniyuki Kakushima; Kazuo Tsutsui; Hitoshi Wakabayashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 17199-17199

    • DOI

      10.1038/s41598-022-22113-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] MoS2極薄膜における磁化特性の層数依存性2023

    • 著者名/発表者名
      岡村 俊吾, 宗田 伊理也, 白倉 孝典, 若林 整
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Ferromagnetism and current control of magnetoresistance in two-dimensional polycrystalline MoS22022

    • 著者名/発表者名
      宗田 伊理也, 白倉 孝典, PHAM NAM HAI, 角嶋 邦之, 筒井 一生, 若林 整
    • 学会等名
      第63回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 強磁性を示す二次元多結晶層状物質MoS2における非対称線形磁気抵抗2022

    • 著者名/発表者名
      宗田 伊理也, 白倉 孝典, ファム ナムハイ, 角嶋 邦之, 筒井 一生, 若林 整
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元多結晶二硫化モリブデン原子層状膜における超低電流強磁性変調2022

    • 著者名/発表者名
      宗田伊理也
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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