ワイル磁性体の元素置換エンジニアリングで創出する次世代ホールセンサ

• 研究課題/領域番号: 21K14520
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分29010:応用物性関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中野 貴文 東北大学, 工学研究科, 助教 (90839185)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 薄膜作製 / ホイスラー合金 / 異常ホール効果 / スピントロニクス / ワイル磁性体 / 磁気センサ / ホール効果

研究開始時の研究の概要

本研究では，超スマート社会に貢献する超高感度・超高精度なホールセンサの創出に向けて，新奇な磁性材料として近年注目を集めているワイル磁性体に着目した．ワイル磁性体が示す巨大な磁場応答を利用することで，従来品を凌駕するホールセンサの実現が期待できる．本研究では，構成元素にマンガンを含むワイル磁性体を開発し，元素置換によってその性質を自在に設計することで，超高感度・超高精度なホールセンサを開発する．これにより，デバイス応用に向けた磁性材料の新しい設計指針を確立し，かつ超スマート社会を支えるセンシング技術の発展に貢献する．

研究成果の概要

本研究では，巨大な異常ホール効果を有するワイル磁性体を利用し，超高感度・超高精度なホールセンサを創出することを目指した．現在は基礎研究の対象に留まるワイル磁性体の候補材料を複数選び，それらの単結晶薄膜の作製条件を探索した．将来的には，これらの薄膜の元素置換によってその電子構造・磁気構造を自在に設計することで，超高感度・超高精度なホールセンサを実現し，超スマート社会を支えるセンシング技術の発展に貢献することが期待できる．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，基礎研究の対象であるワイル磁性体の候補材料を実験的に作製し，実用的な磁性材料に利用することを試みた．デバイス応用に向けたワイル磁性体の設計指針を確立する一助となり，同分野における新たな材料開発の研究トレンドを形成することが期待できる．また本研究では，これまでにない設計自由度を備えた超高感度・超高精度なホールセンサを提案した．将来的には，大きな成長が見込まれる世界の磁気センサ市場を席捲し，あらゆる領域で省エネ化・スマート化に貢献する技術となることが期待できる．