電場駆動反強磁性ドメインダイナミクス

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03832
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 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: 反強磁性 / 磁壁 / 磁区 / 電気磁気効果 / ダイナミクス

研究成果の概要

電気磁気効果を示すCr2O3薄膜の反強磁性磁区の可視化、ならびに磁化反転の際の磁壁移動プロセスを明らかにした。特に、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。主な成果として、
（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、また、（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。
これらの成果は、論文発表とともにプレスリリースにより情報発信済みである。

自由記述の分野

磁性薄膜、スピントロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

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のように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した。Society 5.0において、さらに重要になる超高速情報通信基盤材料の動作原理に繋がることが期待される。