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2018 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, 基礎工学研究科, 講師 (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Cr2O3 / 反強磁性 / 磁壁 / 磁区 / ダイナミクス / 電気磁気効果
研究実績の概要

反強磁性体のスピンの動作速度は強磁性体のスピン動作速度と比較して約3桁高速であり、テラヘルツ(テラは10の12乗)領域にある。このため、反強磁性スピンの動的挙動(ダイナミクス)を制御することにより、現在の電子デバイスの数桁高速なデバイスの創生が期待できる。しかしながら、反強磁性体は強磁性体と異なり外部に磁束を出さないため、磁場による制御が困難でありその制御方法が確立していない。本研究では、電気磁気効果と呼ばれる特殊な効果を利用することで、反強磁性スピンの集合体である磁区(ドメイン)の動作状態、動作速度を定量的に明らかにすることを目指した。具体的な成果として、反強磁性磁壁移動の駆動力として、電気磁気効果(静磁場+可変電圧)を用いた電界駆動磁壁のダイナミクスを明らかにした。主な成果を下記に記す。
(1) 電気磁気効果による反強磁性体の磁化反転プロセスは、通常の強磁性体と同様に反転磁区の生成・磁壁移動によって進行することを明らかにした。
(2) 印加する電圧をパルス電圧とすることで反強磁性磁壁の移動速度を定量的に明らかにした。また、弱電圧領域ではクリープと呼ばれる磁壁の低速運動が生じることを明らかにした。
これらの成果は、学会発表(招待講演3件、他3件受諾済み(2019年度 講演を含む)、論文発表とともにプレスリリース(磁石につかない反強磁性体の磁化の動きを可視化‐磁気デバイスの低消費電力化・高速化を加速‐、平成30年12月19日)により情報発信済みである。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Antiferromagnetic domain wall creep driven by magnetoelectric effect2018

    • 著者名/発表者名
      Shiratsuchi Yu、Yoshida Hiroaki、Kotani Yoshinori、Toyoki Kentaro、Nguyen Thi Van Anh、Nakamura Tetsuya、Nakatani Ryoichi
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 6 ページ: 121104~121104

    • DOI

      10.1063/1.5053928

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frustration and relaxation of antiferromagnetic domains reversed by magneto-electric field cooling in a Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt-stacked film2018

    • 著者名/発表者名
      Shiratsuchi Yu、Watanabe Shunsuke、Yonemura Shogo、Shibata Tatsuo、Nakatani Ryoichi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 ページ: 125313~125313

    • DOI

      10.1063/1.5053136

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of the magnetoelectric reversal process of the antiferromagnetic domain2018

    • 著者名/発表者名
      Shiratsuchi Yu、Watanabe Shunsuke、Yoshida Hiroaki、Kishida Noriaki、Nakatani Ryoichi、Kotani Yoshinori、Toyoki Kentaro、Nakamura Tetsuya
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 ページ: 242404~242404

    • DOI

      10.1063/1.5053925

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy condition of isothermal magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt stacked film2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thi Van Anh、Shiratsuchi Yu、Yonemura Shogo、Shibata Tatsuo、Nakatani Ryoichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 ページ: 233902~233902

    • DOI

      10.1063/1.5047563

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric Control of Antiferromagnetic Domain of Cr2O3 Thin Film Toward Spintronic Application2018

    • 著者名/発表者名
      Shiratsuchi Y.、Nguyen T. V. A.、Nakatani R.
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 42 ページ: 119~126

    • DOI

      10.3379/msjmag.1811R001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Realization of a scanning soft X-ray microscope for magnetic imaging under high magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      Kotani Yoshinori、Senba Yasunori、Toyoki Kentaro、Billington David、Okazaki Hiroyuki、Yasui Akira、Ueno Wakana、Ohashi Haruhiko、Hirosawa Satoshi、Shiratsuchi Yu、Nakamura Tetsuya
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 25 ページ: 1444~1449

    • DOI

      10.1107/S1600577518009177

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic control of magnetic domain state of magnetoelectric antiferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi
    • 学会等名
      Materials Research Meteing 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic magnetoelectric control of Cr2O3 domain2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi
    • 学会等名
      The 13th Pasific Rim Conference of Ceramic Societies (PacRim13)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic domain control by magnetoelectric effect2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi
    • 学会等名
      The 10th Pasific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM10)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt積層膜における垂直交換バイアスの高温再発現現象2019

    • 著者名/発表者名
      白土 優,徳永大将,中谷亮一
    • 学会等名
      日本金属学会2019年春期大会
  • [学会発表] Magnetic damping in Pt/Co/Cr2O3/Pt stack films with perpendicular magnetic anisotropy2019

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, Y. Shiratsuchi, H. Sato, S. Ikeda, T. Endoh, and Y. Endo
    • 学会等名
      2019年第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Magnetoelectric effect in Cr2O3 for electric field induced switching of interfacial magnetization in exchange biased films2018

    • 著者名/発表者名
      T. V. Anh Nguyen, Yu Shiratsuchi, Yasushi Endo, Hideo Sato, Shoji Ikeda, Tetsuo Endoh, and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      Seminar on synthesis and characterzation of functional oxides for nonvoltatile memory devices
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of reversal process of perpendicular exchange bias during magnetoelectric field cooling2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi, Shunsuke Watanabe and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2018 (ICM2018)
    • 国際学会
  • [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] Temperature dependence of mangnetoelectric switching condition of perpendicular exchange bias2018

    • 著者名/発表者名
      T. V. A. Nguyen, Y. Shiratsuchi, S. Yonemura, T. Shibata, Y. Endo, R. Nakatani
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Pt/Co/Au/Cr2O3/Pt積層膜における電気磁気冷却による垂直交換バイアス反転過程2018

    • 著者名/発表者名
      白土 優,渡邉俊介,米村祥吾,中谷亮一
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会
  • [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2018

    • 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,小谷佳範,中村哲也
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2018
  • [備考]

    • URL

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

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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