外部電場下における界面ジャロシンスキー・守谷相互作用力の第一原理計算

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K05415
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 中村 浩次 三重大学, 工学研究科, 教授 (70281847)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 界面磁性 / 第一原理計算

研究成果の概要

界面ジャロシンスキー・守谷相互作用力を計算するための大規模系第一原理計算手法プログラムを開発した。プロトタイプ系のCo/Pt及びCo/Ir金属2層薄膜、3d遷移金属にFe,Co,Niを、5d重金属にHf, Ta, W, Re, Os, Ir, Ptとした3d遷移金属/5d重金属の2層薄膜に対して、界面ジャロシンスキー守谷相互作用力に関する系統的な解析を行った。同計算に外部電場を導入し、界面ジャロシンスキー・守谷相互作用力に対する電界効果を考察した。界面ジャロシンスキー守谷相互作用力は3d遷移金属および5d重金属の組合せにより顕著に依存すること、また外部電場印加により変化することがわかった。

自由記述の分野

計算物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

遷移金属薄膜磁性に関する基礎的知見は低消費電力且つ高い集積度・速い磁化反転速度を持つ不揮発性磁気デバイスの開発に不可欠であり、将来的には外部電界による磁化操作が強く望まれている。本研究で注目する界面ジャロシンスキー・守谷相互作用力は磁壁を移動させるための最低限必要な電流（閾電流）が数オーダー減少するなど、デバイス開発に極めて重要な相互作用力として知られている。本研究成果は界面ジャロシンスキー・守谷相互作用力の起源や外部電界効果を理論的な面から明らかにし、応用面においても不揮発性磁気デバイス開発に向け重要な基礎的知見を供する。