| 研究課題/領域番号 |
15H05419
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| 研究機関 | 東京大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 磁壁駆動 / 磁性の電界制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ゲート電界による磁性の電界制御を利用して、強磁性体中の磁壁を無磁場・無電流で駆動することを目指す。初年度である平成27年度は、申請書の記載に従い、測定系の構築及び試料作製条件の最適化、そして磁壁移動の観測を行った。コバルト(Co)超薄膜をワイヤ形状に微細加工した試料を作製し、絶縁膜を介して透明ゲート電極(酸化インジウムスズ)を製膜したデバイスを作製した。製膜の際は、試料の強磁性相転移温度が室温付近になるようにCoの膜厚を最適化した。これにより、電界効果をより明瞭に観察できる。この試料において、電界による保磁力の変化を観測した。測定系については、カー顕微鏡で磁区構造を観測しながら同時に異常ホール測定も行うことができるセットアップを構築した。無磁場下において電界を印加しながら、試料の磁区構造を観察したところ、電界の符号に応じて磁区の大きさが変化していることが確認された。さらに、ワイヤ端においては磁区構造変化に伴い局所的に磁壁が移動していることが観測された。また、磁壁の移動速度は電界の符号によって異なることがわかった。上記の結果は、局所的ではあるものの、磁壁を無磁場・無電流下で電圧のみで駆動できたことを示している。上記の結果は、研究協力者である京都大学小野研究室と共同で行ったものであり、Applied Physics Express紙に投稿・受理された。今後は、単一磁壁の電界駆動を目指すとともに、電気測定系の構築及び高速磁壁移動に向けた取り組みも行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
無磁場・無電流化で、ワイヤ端における局所的な磁壁移動を観測できたことは大きな進捗である。平成27年度はこのほか、(i)電界効果による交換スティフネス定数の変化を観測した(京都大学との共同)、(ii)磁壁のクリープ速度からスピン軌道トルクの大きさを定量評価する方法を提案した、などの成果を挙げた。(i)については論文投稿中、(ii)はPhysical Review B誌に掲載された。これらは計画段階では予期していなかったことであり、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
ワイヤ中に導入した単一磁壁の電界駆動を目指す。引き続きカー顕微鏡による直接観察を主に用いるが、必要に応じて電気測定も行う。磁壁エネルギーに位置依存性を与えるため、傾斜絶縁膜を利用する方法などを検討していく。また、昨年度中に新たに発見したスピン軌道トルクによる磁壁移動についても研究を進め、その電界制御も視野に入れる。さらに、導入したプローバーシステムは高周波測定に対応しているので、高速パルス電圧を使った実験も検討していく。
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