磁性の電界制御を用いた光学特性の制御およびそれを利用した新規光学素子への展開

• 研究課題/領域番号: 25887016
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小山 知弘 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60707537)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: スピントロニクス / 磁性の電界制御 / 磁気光学効果 / 強磁性相転移 / ファラデー効果

研究成果の概要

本研究では、電気的に磁石の性質を操ることでその光学応答を制御し、新しい原理で動作する光スイッチ素子への展開を目指した。平成25年度には、ファラデー効果測定系を立ち上げた。また、室温付近に強磁性転移温度を持つコバルト超薄膜を安価なガラス基板上に作製すること成功するなど、予定以上の進展があった。平成26年度には試料作製条件の最適化を行い、構築したファラデー効果測定系を用いて電界効果の観測を試みた。その結果、室温において磁性の明瞭な変化が観測された。これにより、ファラデー効果のスイッチングを観測できたと考えているが、結果の解釈については今後注意深く検討していく必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Layer thickness dependence of current induced effective fields in ferromagnetic multilayers (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kawaguchi, T. Moriyama, T. Koyama, D. Chiba, T. Ono
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 117 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4914897
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dependence of Curie temperature on Pt layer thickness in Co/Pt system (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, A. Hirohata, B. Kuerbanjiang, V. K. Lazarov, and D. Chiba
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 13 ページ: 132409-132409
  • DOI: 10.1063/1.4916824
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Operating principle of a three-terminal domain wall device with perpendicularly magnetized Ta/CoFeB/MgO free layer and underlying hard magnets (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanigawa, T. Suzuki, K. Suemitsu, N. Ohshima, T. Kitamura, T. Ohkochi, M. Kotsugi, T. Kinoshita, T. Koyama, D. Chiba, Y. Yoshimura, K. Ueda, T. Ono, and E. Kariyada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 6 ページ: 0630021-7
  • DOI: 10.7567/jjap.53.063002
  • NAID: 210000144017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sign Reversal of Electric Field Effect on Coercivity in MgO/Co/Pt System (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, and D. Chiba
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 6 号: 12 ページ: 123001-123001
  • DOI: 10.7567/apex.6.123001
  • NAID: 210000136904
  • 査読あり
• [学会発表] Magnetic domain structure deformation induced by electric field (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Kakizakai, K. Yamada, M. Kawaguchi, T. Koyama, D. Chiba, and T. Ono
  • 学会等名: International Workshop on Spin-Orbit Induced Torque 2015
  • 発表場所: Thuwal, Saudi Arabia
  • 年月日: 2015-02-26
• [学会発表] Electric field induced deformation of magnetic domain structure (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kakizakai, K. Yamada, M. Kawaguchi, T. Koyama, D. Chiba, and T. Ono
  • 学会等名: 2014 Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Electric field modulation of magnetization in MgO/Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, H. Kakizakai, T. Koyama, M. Kawaguchi, T. Moriyama, D. Chiba, and T. Ono
  • 学会等名: 2014 Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Dependence of Curie temperature on Pt underlayer thickness in Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, and D. Chiba
  • 学会等名: 2014 Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Electric field control of magnetism in Pd/Co/Pt multilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Obinata, D. Hayakawa, Y. Hibino, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Voltage-controlled magnetic anisotropy in a perpendicularly magnetized Pd/Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, A. Obinata, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Electric field modulation of magnetization in MgO/Co/Pt structure (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田貴大，柿堺悠，小山知弘，河口真志，森山貴広，千葉大地，小野輝男
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Electric Field control of magnetism in Pd/Co/Pt multilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: 大日方絢，早川大智，日比野有岐，小山知弘，三輪一元，小野新平，千葉大地
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Electric field control of magnetic anisotropy in Pd/Co/Pt (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐，大日方絢，小山知弘，三輪一元，小野新平，千葉大地
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 電界による磁壁駆動の試み(II) (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿堺悠，山田貴大，河口真志，小山知弘，千葉大地，小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市)
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] 垂直磁化Co/Pt系におけるキュリー温度の下地Pt膜厚依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山知弘，大日方絢，日比野有岐，千葉大地
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市)
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 強磁性金属多層膜における電流誘起有効磁場の電場効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河口真志，森山貴広，小山知弘，千葉大地，小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市)
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] Sign reversal of electric field modulation of coercivity in Co ultra-thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, and D. Chiba
  • 学会等名: 12th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] Co薄膜における電界による保磁力変化の符号反転 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山知弘、大日方絢、日比野有岐、千葉大地
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] Pd(Pt)/Co/Pt積層構造における磁性のCo膜厚依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大日方絢、日比野有岐、小山知弘、三輪一元、小野新平、千葉大地
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] Pd/Co/Pt積層構造における磁性のPd膜厚依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐、大日方絢、小山知弘、三輪一元、小野新平、千葉大地
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] 電界を用いたCo超薄膜における保磁力制御の符号反転 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山知弘、大日方絢、日比野有岐、千葉大地
  • 学会等名: 第69回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
• [学会発表] Effect of rf sputtering power on electric field modulation of coercivity in Co ultra-thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, and D. Chiba
  • 学会等名: 第18回 半導体スピン工学の基礎と応用 (PASPS18)
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [備考] 東京大学物理工学専攻千葉研究室ホームページ
  • URL: http://chiba-lab.t.u-tokyo.ac.jp/