研究課題
スキルミオンは渦上のナノスケールの磁気構造であり、適切な温度磁場条件下で三角格子を形成することが明らかになっている。またこのスキルミオンは電流や電場といった外場によって駆動が容易であるという性質を持つ。このことから、スキルミオンを情報ビットとした高密度不揮発性記憶素子への応用が考えられている。本研究はこのスキルミオンの電流駆動、スキルミオン格子のゆらぎといった、スキルミオンの動的性質の解明を目指している。本年度はスキルミオンと呼ばれる渦状の磁気構造が発現する物質での輸送現象の解明、およびスキルミオンの実空間観察を行った。前者について一つ目として、スキルミオン相において磁気抵抗率の異方性が大きく変化することを明らかにし、輸送現象によるスキルミオンの新たな検出方法を確立した。このことは、スキルミオンの電流駆動といった動的性質の解明に寄与すると考えられる。さらに、この新たな検出方法を用いて、薄膜において面内に整列した状態のスキルミオンが形成されている可能性が示唆された。二つ目としてはスキルミオン物質であるキラルな遍歴磁性体において、電流と外部磁場が平行か反平行化で抵抗が変わる現象の観測に成功し、この現象の起源としてキラルな結晶特有のスピンゆらぎが影響している可能性が明らかになった。後者については、磁気力顕微鏡を用いてスキルミオン物質の一つであるCu2OSeO3で磁気構造の観測に成功した。このことにより、バルク試料におけるスキルミオンの実空間観測が可能となった。
1: 当初の計画以上に進展している
本研究はスキルミオンの動的性質の解明を目指している。本年度はスキルミオンと呼ばれる渦状の磁気構造が発現する物質での輸送現象の解明、およびスキルミオンの実空間観察を行った。前者について一つ目として、輸送現象によるスキルミオンの新たな検出方法を確立したことは、この現象を用いてスキルミオンを検出することでスキルミオンの電流駆動といった動的性質の解明に寄与すると考えられる。また、電流と外部磁場が平行か反平行化で抵抗が変わる現象はキラルな結晶特有のスピンゆらぎが影響している可能性が明らかになっており、スキルミオンのゆらぎといった動的性質の解明に取り組むことができる。
本年度はスキルミオンの新たな検出方法を確立した。そこで今後はこの新たな方法を用いてスキルミオンを検出することで、スキルミオンの電流駆動の機構を明らかにすることを目指す。さらに、電流と外部磁場が平行か反平行化で抵抗が変わる現象がキラルな結晶特有のスピンゆらぎが影響している可能性が明らかになっており、この効果を用いてスキルミオンのゆらぎといった動的性質の解明に取り組む。また、本年度スキルミオンの実空間観測にも成功した。この物質は、電場と磁性が強く結合した物質、いわゆるマルチフェロイックなので電場によってスキルミオンを制御できることが明らかになっている。そこで、今後は磁気力顕微鏡の針を用いた単一スキルミオンの電場制御といったことを進めていく。
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Journal of the Physical Society of Japan
巻: 84 ページ: 104708
http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.84.104708
