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Investigation of the efficiency of spin-orbit torque induced magnetization switching in Functional oxide/ ferromagnetic stack films for a new In-memory computing

研究課題

研究課題/領域番号 21K14522
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

NGUYEN THIVANANH  東北大学, 先端スピントロニクス研究開発センター, 助教 (20840101)

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 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードSpin orbit torque / Spin split effect / Spin Hall effect / Antiferromagnetic / SOT-MRAM / RuO2 / Functional oxides / RuO2/FM bilayer / spin-split effect / magnetization switching / functional oxides / spintronics / magnetization dynamics / antiferromagnetic / Hall measurement / ferromagnetic resonance / Spin-orbit torque / voltage-assisted SOT
研究開始時の研究の概要

This proposal focuses on the investigation of the efficiency of spin-orbit torque (SOT) induced magnetization switching in Functional oxide/ferromagnetic stacks by showing: (1) high SOT efficiency under the influence of crystallinity; and (2) SOT efficiency under the assistance of electric field.

研究成果の概要

本研究では、RuO2/強磁性積層膜におけるスピン軌道トルク (SOT) 誘起磁化スイッチングを研究し、新しいスピントロニクスデバイス応用に向けた新しい機能の実現を目指しました。
RuO2 薄膜は、結晶性、表面、抵抗率がよく制御されて製造されました。 極性がよく理解されている RuO2 薄膜内で生成されるスピン流を使用して、FM 層の磁化反転を誘導しました。 有効な SOT 磁場が調査され、RuO2 結晶構造の対称解析の下でスピン ホール伝導率テンソルを考慮することにより、これらの SOT 磁場の起源は主にスピン分割効果に起因すると考えられました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This research fulfilled the lack of investigation of the SOT-induced magnetization switching under the spin-split origin in RuO2/FM bilayer by a well-controlled crystallinity of RuO2 and a thoughtful combination of experiment and calculation. This also open a new switching mechanism for SOT devices.

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

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 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Effect of oxygen incorporation on dynamic magnetic properties in Ta-O/Co-Fe-B bilayer films under out-of-plane and in-plane magnetic fields2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen T. V. A.、Saito Y.、Naganuma H.、Ikeda S.、Endoh T.、Endo Y.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 12 号: 3 ページ: 035133-035133

    • DOI

      10.1063/9.0000297

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Dependence of dynamic magnetic properties on the Co-Fe-B layer thickness for Ta/Co-Fe-B and Ta-O/Co-Fe-B bilayers2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, Y. Saito, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      The 69th JSAP Spring Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Preparation and spin-orbit torque measurement of RuO2/Co-Fe-B bilayer2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, S. Fukami, D. Vu, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      The 83rd JSAP Autumn Meeting, 2023; Tohoku Univ. & Online
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Spin-orbit torques in RuO2/Co-Fe-B bilayer2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, S. Fukami, D. Vu, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      2022 MMM conference; Minneapolis, Minnesota, USA
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit torque measurement of RuO2/Co-Fe-B bilayer2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, S. Fukami, D. Vu, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      令和4年度スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of RuO2 thin film for spin orbit torque induced magnetization switching2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, S. Fukami, D. Vu, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      6th International Symposium on Frontiers in Materials Science
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of dynamic magnetic properties on the Co-Fe-B layer thickness for Ta/Co-Fe-B and Ta-O/Co-Fe-B bilayers2022

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, Y. Saito, H. Naganuma, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      The 69th JSAP Spring Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on the current distribution in Ta-O/Co-Fe-B stack films with the presence of interfacial scattering2021

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, K. V. De Zoysa, S. Fukami, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      令和3年度スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of surface treatment on damping constant in Ta-O/Co-Fe-B heterostructures2021

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, Y. Saito, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      2022 Joint MMM - Intermag conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of resistivity in Ta-O/Co-Fe-B multilayers with the presence of interfacial scattering2021

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, K. V. De Zoysa, S. Fukami, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      The 82nd JSAP Autumn Meeting, 2021;
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin-orbit torque in naturally oxidized Ta-O/Co-Fe-B/Mg-O/Ta structures2021

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, K. V. De Zoysa, S. Fukami, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference, 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of spin-orbit torque induced magnetization switching in Ta-O/Co-Fe-B heterostructures2021

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, S. DuttaGupta, Y. Saito, K. V. De Zoysa, S. Fukami, S. Ikeda, T. Endoh, Y. Endo
    • 学会等名
      The 68th JSAP Spring Meeting 2021
    • 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: 2024-01-30  

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