| 研究課題/領域番号 |
23K23200
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01932 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| 研究分担者 |
木村 昭夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00272534)
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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| キーワード | トポロジカル絶縁体 / スピン軌道トルク / 磁化反転 / 格子歪 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トポロジカル結晶絶縁体SnTeと自明な絶縁体PbTeとの混晶である(Pb,Sn)Teを用いて、スピン軌道トルク(SOT)による磁化反転を実現し、デバイス応用を目指す。(Pb,Sn)Teは表面状態に複数のディラック錘を有し、かつバルクバンドが表面ラシュバ効果により大きなスピン分裂を示すことが見出されており、表面とバルクの双方のスピン偏極により高効率の磁化反転実現の可能性がある。本研究ではPb/Sn組成、ドーピングなどの特性を制御した薄膜におけるSOTの大きさを測定し、高効率の磁化反転実現のための条件を探索する。
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| 研究実績の概要 |
磁気記録デバイスの書込みにあたる磁化反転の手法としてスピン軌道トルク(SOT)を用いる方法が注目されている。これまで、スピン軌道相互作用の大きい重金属を用いた磁化反転が研究されてきたが、トポロジカル絶縁体を利用すると、表面状態のスピン偏極した電子流によってより高効率での磁化反転が実現すると注目され、実際のデバイス構造を用いた実験研究が行われている。本研究では、トポロジカル結晶絶縁体に属するSnTeと強磁性体との接合構造を作製し、SnTeの表面状態のスピン偏極電子流によるスピン軌道トルクを実験的に評価し、高効率の磁化反転の可能性を探索することを目的として研究を行っている。
実際の実験では、バルク絶縁性を保つためにSnTeと自明な絶縁体であるPbTeとの混晶である(Pb,Sn)Teと磁性絶縁体であるEuSとの接合構造を分子線エピタキシー(MBE)法により作製し、スピン軌道トルクの大きさを評価するための測定を行った。交流電流下でのホール測定において、ホール電圧の第2高調波成分の測定を行った。その結果、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性は、(Pb,Sn)Te表面のスピン偏極電子流がEuSの磁化に及ぼすスピン軌道トルクを反映したと思われる特徴的な形状を示すことを確認した。ホール電圧の第2高調波成分からスピン軌道トルクの大きさを見積もったところ、他のトポロジカル絶縁体で報告されている値と同程度であることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、ホール電圧の第2高調波成分の磁場依存性が特徴的な形状を示すことを見出し、スピン軌道トルクの作用を確認できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き(Pb,Sn)Te/EuSの接合構造において、スピン軌道トルク評価の測定を行う。
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