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2017 年度 実績報告書

電場駆動反強磁性ドメインダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 16H03832
研究機関大阪大学

研究代表者

白土 優  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70379121)

研究分担者 野村 光  大阪大学, 工学研究科, 助教 (20506258)
中谷 亮一  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60314374)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード反強磁性磁区 / 磁壁移動速度 / Cr2O3 / 電気磁気効果
研究実績の概要

電気磁気効果を示す反強磁性Cr2O3薄膜を用いた電界誘起反強磁性ドメイン反転のダイナミクスに関して、平成28年度の成果をベースとして平成29年度はパルス電圧を用いた反強磁性ドメインの移動速度を直接決定することを試みた。具体的には、強磁性層/Cr2O3層交換バイアス膜に対する磁区構造観察をベースとして、
(1)走査型磁気円二色性顕微鏡によるマイクロホールバー素子のDC電界誘起磁化反転プロセスの可視化
(2)DC磁場とパルス電場の同時印加にともなうドメイン構造の変化
(3)磁気光学Kerr効果顕微鏡によるマイクロドット素子のDC電界誘起磁化反転プロセスの可視化
を進めた。(1)は、反強磁性層内の電界誘起磁化の反転過程を世界に先駆けて直接的に可視化した成果である。(2)では、パルス電圧の印加条件を系統的に変化させることで反強磁性ドメインの移動速度を決定することに成功している。この結果は本研究課題で最も主眼としている成果であり、本課題の順調な進展を示すものである。反強磁性ドメイン(磁区)の移動速度に関する実験的研究は、国内外においても類を見ない。(3)は、平成28年度に新規導入した磁気光学Kerr顕微鏡を用いて反強磁性秩序生成過程における電界効果を直接的に可視化した結果である。得られた結果に関して、現在、論文投稿準備を進めており、近日中に投稿予定である。これらの成果をベースとして、平成29年度日本磁気学会優秀研究賞を受賞、国際会議招待講演など、本成果は国内外において高く評価されている。

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

当初の予定通り、垂直交換バイアス膜における反強磁性磁壁の移動速度を直接決定することに成功している。本成果は、平成28年度に得られた結果とともに、従前より技術開発を進めてきた申請者の独自技術によるところが大きく、この意味で観察技術の開発とともに順調に進呈している。

今後の研究の推進方策

平成29年度の成果は、現在論部投稿準備中である。平成30年度は前年度までの成果を支配している微視的メカニズムを定量的に解明することに注力する。このため、平成29年度に得られた磁壁移動速度の観察条件をより広範囲で実施するための素子開発、観察技術開発を引き続き進める。同時に、平成30年度は本課題の最終年度であることから、前年度までの成果とともに新しく得られる結果を積極的に国内外に発信する予定である。現在のところ、国際会議2件の招待講演を受けており、この他、国内外の学協会での成果報告を進める。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Determination of specific ion positions of Cr3+ and O2- in Cr2O3 thin films and their relationship to exchange anisotropy at Co/Cr2O3 interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Shiratsuchi Yu、Nakano Yuuta、Inami Nobuhito、Ueno Tetsuro、Ono Kanta、Kumai Reiji、Sagayama Ryoko、Nakatani Ryoichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 ページ: 103903~103903

    • DOI

      10.1063/1.5020620

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic field dependence of threshold electric field for magnetoelectric switching of exchange-bias polarity2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thi Van Anh、Shiratsuchi Yu、Kobane Atsushi、Yoshida Saori、Nakatani Ryoichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 122 ページ: 073905~073905

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4991053

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse-voltage-driven dynamical switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt thin film2017

    • 著者名/発表者名
      Thi Van Anh Nguyen, Yu Shiratsuchi, and Ryoichi Nakatani
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 083002~083002

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.10.083002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電気磁気効果を利用した垂直交換バイアス反転とそのダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      Thi Van Anh Nguyen, 白土 優,中谷亮一
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 117 ページ: 47~71

  • [学会発表] Dynamic control of antiferromagnetic domain state by magnetoelectirc effect2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi, Thi Van Anh Nguyen, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, Tetsuya Nakamura, and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (Thermec’ 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magneto-electric control of antiferromagnetic domain2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi, Thi Van Anh Nguyen, Kentaro Toyoki, Yoshinori Kotani, Tetsuya Nakamura, Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      The 5th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic layer thickness dependence of mangnetoelectric switching condition of perpendicular exchange bias2018

    • 著者名/発表者名
      Thi Van Ahn Nguyen, Yu Shiratsuchi, Syogo Yonemura, Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Dynamical magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt thin film using pulse voltage2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi, Thi Van Anh Nguyen, Atsushi Kobane, Saori Yoshida and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field dependence of threshold electric field for magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi, Thi Van Anh Nguyen, Atsushi Kobane, and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi
    • 学会等名
      Asia Pasific Society for Materials Research (APSMR) Annual Meeting 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電気磁気効果による界面反強磁性スピン反転とそのダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      白土 優
    • 学会等名
      応用物理学会/日本磁気学会スピントロニクス専門研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic reversal of perpendicular exchange bias using magnetoelectric effect2017

    • 著者名/発表者名
      Thi Van Anh Nguyen,白土 優,中谷亮一
    • 学会等名
      磁気記録・情報ストレージ研究会(MR)研究会
  • [学会発表] Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt薄膜における電気磁気効果による交換バイアス反転過程2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉駿介,白土 優,岸田憲明,Thi Van Anh Nguyen,中谷亮一,小谷佳範,豊木研太郎,中村哲也
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会
  • [学会発表] パルス電圧による交換磁気異方性反転過程の観察2017

    • 著者名/発表者名
      吉田大哲,白土 優,Thi Van Anh Nguyen,中谷亮一,小谷佳範,豊木研太郎,中村哲也
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会
  • [学会発表] スピントロニクスデバイスを基盤としたナノ計測技術の開発と物質・材料研究への展開2017

    • 著者名/発表者名
      白土 優,加藤剛志,鈴木義茂,三輪真嗣,野崎隆行,荒河一渡
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2017
  • [学会発表] 電磁気効果を利用した電界誘起界面反強磁性スピン反転2017

    • 著者名/発表者名
      白土 優
    • 学会等名
      第3回関西四国磁性研究会(IEEE Magnetic Society, Japan Council, Kansahi/Shikoku Joint Chapter講演会)
  • [備考]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

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公開日: 2018-12-17  

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