| 研究課題/領域番号 |
16J03105
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
日比野 有岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 電界効果 / 磁気異方性 / 界面効果 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、層構造の非対称性を利用した強磁性金属薄膜における磁気異方性の電界制御、およびその起源解明を目指すものである。本年度では、半導体/強磁性金属および酸化物/強磁性金属の界面ではなく強磁性金属/重金属の非対称構造に着目し、2つのテーマを実施した。
まず、一つ目にPt/Co/Pd構造を用いた磁気異方性の電界制御における温度依存性の調査である。スピン軌道相互作用の大きい金属であるPdに電界を印加することによって、非線形的な磁気異方性変調が低温領域にて観測された。加えて磁気異方性の電界変調効率が従来の1-2桁向上させることに成功した。また、巨大な磁気異方性制御の起源として、系内部におけるビルトインされた歪みが関係している可能性を示した。
二つ目はPt/CoおよびPd/Coにおける電流誘起有効磁場の温度依存性の調査である。Pd/CoおよびPt/Coでの界面にて生じるラシュバ効果に注目し、それによってもたらされる電流誘起の有効磁場の検出を交流測定にて試みた。また、この有効磁場に由来した磁気異方性が提唱されていることから、上の磁気異方性の電界制御との関連性を調査した。その結果、温度低下に伴った有効磁場の減少が観測され、Coに近接したPtやPdの誘導磁気モーメントの影響である可能性を示した。観測された有効磁場が界面でのラシュバ効果に由来したものだけではなくPtやPd層にて生じるスピンホール効果に由来した効果の寄与が強く出現することが判明した一方で、本結果は電流誘起有効磁場とPtやPdの磁性との関連性を示す結果となった。
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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
本研究目的は強磁性金属薄膜における磁気異方性の電界制御およびその起源解明である。そのアプローチとして、磁気異方性の電界制御および電流誘起有効磁場と磁気異方性との関連性を調べた。
代表研究者はPt/Co/Pdの非対称な層構造を用いた磁気異方性の電界制御についての研究を行い、磁気異方性の特異な電界効果および巨大な磁気異方性変調に成功した。また、その原因として構造の非対称性のみならず、系内部に生じるビルトインの歪みが関係していることを示した。この結果は当初予見されなかった結果ではあるが、更なる電界による磁気異方性の変調効率を向上させる新たな知見を提示した。
また、当初予定していた交流測定系の構築に成功したことによって電流誘起の有効磁場と磁気異方性との関連性およびその電界制御を探索することが可能となった。これは次年度以降において研究していく上で必要不可欠である。電流誘起有効磁場に関しては、当初予見していたものと異なる新たな発見も見つかり、電流誘起の有効磁場の起源解明にもつながった。
以上のことから、本研究は当初の予定以上の進展があると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
以下の2つの方策を考えている。
第一にPt/Co/Pd系に関する電界制御の調査の継続である。特にビルトインの歪みを操作することによる電界制御の影響を調査し、電界効果と歪みの関係性を明らかにすることを考えている。
第二に当初の予定にあった酸化物(半導体)/強磁性金属のハイブリッド構造についても調査である。酸化物基板を適切なものを採択することで、高品質でかつ急峻な界面を持つ層構造が期待される。その系を用いて、磁気異方性をはじめとした磁気特性および電流誘起の有効磁場の調査を行う。その知見をもとに磁気異方性や電流誘起有効磁場の電界制御に取り組むことで、磁気異方性と有効磁場の関係性を探る。また、強磁性金属/重金属のヘテロ構造においても同様の調査を試みる。
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