公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
今年度はFe/MgO/Vヘテロエピタキシャルトンネル接合における巨大な界面スピン軌道トルクの発現条件最適化と機構解明を目的として研究を押し進めた。まずトンネル接合の規格化面積抵抗の大きさを様々に変えてスピントルクを評価した。これによりFe/MgO/V接合で得られたトルクはほぼ電圧誘起であることがわかった。界面スピン軌道相互作用に起因する通称ラッシュバトルクと呼ばれる電流誘起トルクがほぼ観測されなかったこと、そして非常に薄い酸化マグネシウムを採用したときのみに大きな電圧誘起トルクが観測されたことは驚くべき発見である。また、このトルクのバイアス電圧依存特性を精査すると、非線形でありゼロバイアス付近でピークを持つことがわかった。これは非線形電圧スピントルクの発現に関してフェルミ面付近の電子状態が重要であることを示唆している。次にスピントルクの発現機構を探るため、トンネル異方性磁気抵抗効果のバイアス及び磁化角度依存特性を精査した。本研究ではFe/MgO/Vと対抗電極に非磁性Vを用いているため、両極性バイアスに対してトンネル異方性磁気抵抗効果を評価できるてんが特徴である。トンネル異方性磁気抵抗効果の２回対称成分と４回対称成分のバイアス依存特性を精査した結果、フェルミ面付近にFe/MgOの界面準位があることを見出した。従って得られたスピントルクとこの界面準位に密接な関係がある可能性が大きい。このようにFe/MgOというシンプルながら非常に高品質な金属/絶縁体界面を用意し、本研究課題では強磁性金属と絶縁体の界面準位に起因する高効率なスピントルクの発現を見出した。これは今後の界面物性研究の新しい可能性を切り開くものと期待される。
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件)
Japanese Journal of Applied Physics
巻: 55 号: 8 ページ: 080304-080304
10.7567/jjap.55.080304
210000146915
Physical Review B
巻: 93 号: 21 ページ: 214406-214406
10.1103/physrevb.93.214406
Applied Physics Letters
巻: 109 号: 3
10.1063/1.4958833
Scientific Reports
巻: 6 号: 1
10.1038/srep30747
巻: 107 号: 8
10.1063/1.4929682
