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反強磁性スピンメカトロニクスの開拓:スピン注入による反強磁性体の駆動

研究課題

研究課題/領域番号 21K18890
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

塩見 雄毅  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードスピンメカニクス / 反強磁性体 / 圧磁気効果 / スピン流 / スピンメカトロニクス / ピエゾ磁気効果
研究開始時の研究の概要

近年のスピントロニクス分野において、漏れ磁場がなく超高密度記憶素子の実現が可能な反強磁性体材料が注目を集めている(反強磁性スピントロニクス)。本研究では、反強磁性スピントロニクスに力学機能を初めて追加し、反強磁性スピンメカトロニクスを開拓する。具体的には、スピン角運動量の流れであるスピン流によって低対称反強磁性体の変形をピエゾ磁気効果を介して引き起こすことを目指す。

研究成果の概要

近年のスピントロニクス分野において、漏れ磁場がなく超高密度記憶素子の実現が可能な反強磁性体材料が注目を集めている(反強磁性スピントロニクス)。本研究では、反強磁性スピントロニクスに力学機能を初めて追加し、反強磁性スピンメカトロニクスを開拓することを目的とした。具体的には、スピン角運動量の流れであるスピン流によって反強磁性体の変形を引き起こす、あるいはその逆効果として、反強磁性体の変形によりスピン流輸送を変調することを目指した。実際に、反強磁性絶縁体α-Fe2O3にPt薄膜を接合した系で一軸歪みによる純スピン流現象の変調を観測することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

反強磁性絶縁体α-Fe2O3にPt薄膜を接合した系で一軸歪みによる純スピン流現象の変調を観測することができたことは、反強磁性スピンメカトロニクス開拓の第一歩と言える。観測された歪みによるスピン流変調が、予想していた圧磁気効果に由来するものであるかどうかは今後の精査が必要であるが、逆効果によりスピン角運動量の流れであるスピン流によって反強磁性体の変形を引き起こすことが期待できる。圧磁気効果を利用した物体駆動は物質開発により巨大化が狙えるため、低消費電力な純スピン流を利用した効率的な磁性体駆動技術開発につながると期待される。

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

    (7件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Trapping and manipulating skyrmions in two-dimensional films by surface acoustic waves2023

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Yu、Yokouchi Tomoyuki、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 1922-1922

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29022-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Giant Magnetochiral Anisotropy in Weyl Semimetal WTe2 Induced by Diverging Berry Curvature2023

    • 著者名/発表者名
      Yokouchi Tomoyuki、Ikeda Yuya、Morimoto Takahiro、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 13 ページ: 136301-136301

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.136301

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-change control of anomalous Hall effect in ferromagnetic MnBi thin films2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Siyue、Miyazaki Yu、Yokouchi Tomoyuki、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 121 号: 26 ページ: 262402-262402

    • DOI

      10.1063/5.0121284

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of spin Seebeck effect by hydrogenation2022

    • 著者名/発表者名
      Ogata K.、Kikkawa T.、Saitoh E.、Shiomi Y.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 120 号: 7 ページ: 072405-072405

    • DOI

      10.1063/5.0083012

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of Current-Induced Out-of-Plane Spin Polarization by Heavy-Metal-Impurity Doping in Fe Thin Films2021

    • 著者名/発表者名
      Yokouchi T.、Shiomi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 16 号: 5 ページ: 054001-054001

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.16.054001

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reconfigurable single-material Peltier effect using magnetic phase junctions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi
    • 学会等名
      Young Research Leaders Group Workshop: Spins, Orbits, Charges, and Heat in Magnets
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] スピントロニクスの基礎と応用 理論、モデル、デバイス2021

    • 著者名/発表者名
      Tomasz Blachowicz、Andrea Ehrmann、塩見 雄毅
    • 総ページ数
      336
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784065240922
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-01-30  

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